Každoročně pořádaný veletrh
EuroMold ve Frankfurtu
na Mohanem si klade za cíl
představit vše, co je potřebné
od návrhu nového výrobku
přes výrobu a odzkoušení prototypu
až k zavedení sériové
výroby.
Na posledním z nich (prosinec
2007) byla zastoupeným oborem
výroba forem, materiály
a nástroje pro jejich výrobu (cca
25 %), výroba modelů a prototypů
včetně virtuálních postupů
a nových materiálů (10 %),
dále Rapid Prototyping a HSC
(9 %). Následovala oblast softwaru
spolu se vším, co spadá
pod pojem „electronic engineerig“.
Zbytek představovaných
zařízení a technologií se týkal
obráběcích strojů, příslušenství
a povlakování.
Účast České republiky mezi
vystavujícími nebyla tak bohatá,
jak by bylo třeba; doufejme,
že alespoň pro nové myšlenky
si do Frankfurtu představitelé
našich výrobců dojeli. Veletrh
dává totiž docela jasnou představu,
jak pomocí sofistikovaného
know-how čelit rizikům, která
přináší globalizace.
Vývojovým trendům v jednotlivých
oblastech dominuje snaha
po snižování nákladů a po zkrácení
průběžné doby od návrhu
až po sériovou výrobu. Pomocí
vhodného softwaru je navrhován
výrobek, resp. forma tak, aby
byla minimalizována nutnost
následných úprav po provedených
zkouškách; technologický
pokrok vede k vypouštění dosud
nutných následných operací tím,
že z formy vyjde hotový výrobek,
splňující všechny požadavky
konstruktéra. Nepominutelný
je požadavek na prodlužování
životnosti forem a zvyšování
jistoty a bezporuchovosti výrobního
procesu. Tyto trendy lze
nejlépe ilustrovat na několika
charakteristických exponátech.
Software a electronic engineering
jsou již neodmyslitelně spojené
s výrobou velkých nástrojů.
Firma Autodesk Mnichov dokonce
představila rozsáhlé kompendium
Digitální výroba prototypu
a její potenciál pro efektivní
výrobu, které zahrnuje témata
konstrukce, simulační techniky,
vizualizace, průmyslový design,
datový management a interdisciplinární
komunikace, a přibližuje
je praktickému využití. Stále
větší důraz na bezporuchový
výrobní proces vede k vývoji
nových simulačních programů.
Proto řada dodavatelů softwaru
nabízí nové programy kolizní
kontroly, které mohou pracovat
jak s nástrojovou databází, tak
s možností skenu nástroje a jsou
vhodně kombinovány s CAM
programy – např. ToolControl
a Tebis (Zoller, Freiberg/D
a Tebis, Martinsried/D). Detailní
kolizní program pak umožní
volit optimální dráhu i vyložení
nástroje a přispívá tak k bezpečnosti
výrobního procesu a jeho
produktivitě. Řada simulačních
programů si klade za cíl zamezit
jinak nutným následným úpravám
nástroje po jeho odzkoušení.
Jde o sofistikovanou kontrolu
teploty a dynamiky taveniny ve
formě, o simulaci deformace
formy vlivem teploty a tlaků při
vstřikování, o simulace napěťových
poměrů při hlubokém
tažení a o simulace odpružení
výlisku po jeho zhotovení, což
dává možnost provést příslušné
korekce tvaru již při návrhu
nástroje.
Zvláštní skupinu tvoří programy
pro technologie Rapid Prototyping,
kde lze vysledovat postupné slučování
programu pro návrh součásti
a pro jeho výrobu. Tento trend se
ostatně týká i programů pro výrobu
forem a řezů, kde dochází minimálně
k jejich těsné návaznosti
(TopSolidMold a TopSolidCam
nabízený firmou Missler Software,
Evry/F).
Rovněž dochází k provázanosti programů
generujících obecné plochy
s programy konstrukčními (thinkID,
think3D GmbH, Oberhaching/D).
Požadavek na nabídku „user friendly“
programů se promítá do snadné a intuitivní
práce s programy, jednoduchou
práci s řezy nástroje a do trvalého rozšiřování
databází geometrických prvků,
konstrukčních prvků forem a řezů,
obráběcích nástrojů i technologických
parametrů obrábění a jejich snadnou
editaci (MegaCAD Version 2008,
Megatech Software Berlin). Zjednodušuje
se práce s programy obrábění
obecných ploch, CAM programy
jsou schopny řešit kompletní opracování
složitých obrobků (HyperMill,
Open Mind Technologies, Wessling/
D; Euklid, Euklid CAD/CAM AG,
Hünenberg/Švýcarsko).
Nové materiály, určené především
pro výrobu autodílů, představila firma
EOS Krailling. Materiál označený
PrimePart DC je vysoce nárazuvzdorný
polyamid, určený pro exponované
části interiéru. PrimePart SZ je naproti
tomu pružný materiál, vyznačující se
velmi zajímavou vlastností. Dílce,
vyrobené z něj metodou laserového
sintrování, jsou plynotěsné a není je
tedy třeba následně dotěsňovat infiltrací
a mohou být okamžitě nasazeny
do provozu. Je určen pro výrobu
složitých tvarových těsnění a hadic.
Polyamidy PA 2202 a 2203 byly
vyvinuty pro laserové sintrování; je
do nich přimísen černý nebo šedý
pigment, takže jsou plně probarveny,
a tedy vhodné pro malosériovou
výrobu dílců, ohrožených opotřebením
a vrypy. Incoe Inter-national ve
spolupráci s firmou Stieler Kunststoff
Service představil metodu, s
níž v jednom technologickém kroku,
vstřikováním speciálního materiálu,
lze vyrábět dílce s vypěněným jádrem
a kompaktním, tvrdým povrchem, což
zjednodušuje výrobní proces. Firma
3D Systems nabízí nový nanomateriál
pro stereolithografii, pojmenovaný
Accura Greystone. Vyznačuje se velkou
tuhostí, odolností proti vysokým
teplotám, přesností a dlouhodobou
stabilitou. Je určen pro přesné dílce,
situované pod kapotou vozidla a tedy
teplotně exponované a náročné na
přesnost rozměrů, jako jsou dílce
vzdušných kanálů, nevodivé části
elektrických zařízení, fixační dílce
apod. Nabízeny jsou rovněž materiály
vhodné nejen pro vstřikování, ale i pro
dodávku v blocích, schopných třískového
opracování. Tak lze pro prototypové
zkoušky vyrobit požadovaný díl
ze stejného materiálu třískově a není
nutno čekat na zhotovení formy. Pro
výrobu forem je na trhu celé spektrum
materiálů od pórézních ocelí po oceli
vysoce legované, lehké slitiny, a pro
každý účel je možno vybrat materiál
s optimálními vlastnostmi – pevnost,
tvrdost, tvárnost, snadná obrobitelnost
a vysoká leštitelnost. Vybrané materiály
leckdy spojují vlastnosti zdánlivě
zcela protichůdné.
Výroba nástrojů, resp. jejich pracovních
dutin je dnes již neoddělitelně
spjata s nástroji, které mohou
pracovat za podmínek HSC. Ve výrobě
forem k tomu navíc přistupuje
požadavek práce v hloubce obrobku
- nástroj musí být schopen pracovat
s velkým vyložením. Protože výroba
forem znamená opracovávat i kalené
dílce a komplikované tvary, které nelze
vždy opracovat jedním nástrojem,
je žádoucí snižovat neproduktivní
časy jejich výměny, což se řeší např.
výměnnými hlavicemi. Nástroje na
výrobu forem mají svá specifika, proto
přední výrobci nástrojů nabízejí
celé sety nástrojů určených pro výrobu
forem. Obráběcí stroje nabízené
pro výrobu forem byly vybaveny
nejméně pěti řízenými osami včetně
otočného stolu a kyvné kolébky;
otáčky na vřeteni s ohledem na práci
v režimu HSC minimálně 12 – 15 000
ot/min, zásobník nástrojů pro automatickou
výměnu alespoň s 24 místy.
Upínání obrobků pro práci z pěti
stran se předpokládá a je uplatňováno
v nejširší možné míře; rozšiřuje se
upínání na principu „nulového bodu“,
kdy se několik různých obrobků upíná
v definované poloze na jednu paletu
a tak se zvyšuje možný bezobslužný
čas práce stroje. Nabízí se možnost
upínání tvarově složitých dílců univerzálními
přestavitelnými upínači
(upínací čelisti osazeny sadou individuálně
axiálně posuvných čepů, které
při upnutí dolehnou na obrobek).
Intenzivní rozvoj zaznamenávají
technologie povlakování. Požadavku
zvýšení odolnosti formy proti
abrazivním účinkům taveniny
a dosažení podstatného zvýšení její
životnosti vycházejí vstříc speciální
PVD povlaky prezentované firmou
Balzers. Třeba aplikací TiAlN vrstvy
na exponovaný povrch formy pro
výrobu okenního rámu vozu Ford
Mondeo se její životnost zvýšila až
na 1,7 milionů výlisků. Firma Sulzer
Metaplas nabízí zařízení k nanášení
tvrdých PVD vrstev a plazmovou
nitridaci. U takto ošetřených dílců
lze ovlivnit tribologické parametry,
vymílání povrchu a negativní
důsledky kavitačních jevů, výsledkem
jsou úspory dané snížením
nákladů na neshodné výrobky, na
opravy nástroje a nízkými prostoji
stroje.
Petr Borovan
