VÚTS získal Českou hlavu za světový unikát vyvinutý ve spolupráci s odborníky z Tchaj-wanu.
Distanční tkaniny, které zvyšují tuhost a strukturální pevnost finálních výrobků, jsou v současnosti v centru pozornosti ve světě technického textilu. Jejich výroba byla dosud limitována nedostatkem odpovídajícího strojního zařízení. To se nyní zásadně změnilo díky světové novince společnosti VÚTS, kterou je tryskový tkací stroj DIFA. Ten získal v rámci projektu Česká hlava cenu Industrie Ministerstva průmyslu a obchodu a představuje světově unikátní technologii pro zcela automatizovanou průmyslovou výrobu distančních tkanin velkých a proměnných distancí.
„Podařilo se nám nejen nahradit ruční způsob výroby tkaniny plně automatickým, ale také vylepšit samotnou technologii a rozšířit možnosti využití výsledných tkanin. Mohou tak vzniknout výrobky vyšší a tvarově různorodější,“ řekl nám Ing. Petr Karel, Ph.D., vedoucí výzkumně-vývojového oddělení tkací techniky ve společnosti VÚTS v Liberci. „Podařilo se nám to také díky novému řídicímu systému postavenému na komponentech od firmy B&R.“
MALÉ OHLÉDNUTÍ
První nápad na tryskové 3D tkaní, jehož výsledkem je třírozměrná tkanina, se objevil asi před šesti lety při návštěvě generálního ředitele VÚTS prof. Ing. Miroslava Václavíka, CSc., v Taiwan Textile Research Institute (TTRI). To jsou vyloženě „textiláci“, kteří mají know-how na vytvoření struktur 3D tkaniny, v níž viděli velký technický i komerční potenciál. Vyráběli ji na starém tkalcovském stavu doslova ručně. A „strojaři“ VÚTS s dlouholetými zkušenostmi z konstrukce a výroby tryskových tkacích strojů se nabídli, že vyvinou stroj, který nahradí člověka a bude pracovat v automatickém režimu. Tak vznikl projekt do programu Delta Technologické agentury ČR, který je určen pro mezinárodní spolupráci. Trval 2,5 roku a získal státní podporu také na Tchaj-wanu.
VÚTS si vydobyl mezinárodní renomé svým zaměřením na tkaní středně těžkých tkanin a proti konkurenci je neprodukuje na strojích s mechanickým prohozním systémem, ale na tryskových tkacích strojích.
„Nejprve jsme si testovali materiál, který kolegové z Tchaj-wanu používají, a když jsme zjistili, že bude vhodný pro tryskový prohoz, začali jsme s vývojem úplně nové výrobní technologie,“ vzpomíná Petr Karel, vedoucí libereckého týmu: „Začali jsme studovat možné způsoby automatické tvorby 3D struktur pomocí počítačových simulací a matematických výpočtů, které jsme doplňovali praktickými experimenty a zkouškami setkatelnosti. Stanovili jsme koncepční řešení distančního tkaní, které proti klasickému tkacímu stroji má dva osnovní vály a speciální mechanismy pro tvorbu distanční struktury. Samotný proces není kontinuální, ale přerušovaný, rozdělený na režim tkaní a režim vytažení soustavy provazovacích osnovních nití ve formě smyčky mezi základní tkaniny. Dále jsme se museli rozhodnout, jak tato specifika řídit a automatizovat.“
SPOLUPRÁCE SE SPOLEČNOSTÍ B&R
Po zkušenostech s několika menšími i velkými dodavateli softwarových řešení se ve VÚTS rozhodli vyvinout si řídicí systém sami. „Hledali jsme někoho, kdo nám dodá vhodné komponenty. A protože jsme už měli z dřívějších projektů dobré zkušenosti s produkty B&R, a navíc tato společnost dodává prvky a celé řídicí systémy řadě výrobců textilních strojů, byla naše volba poměrně snadná,“ říká Ing. Ondřej Marek, Ph.D, výzkumně-vývojový pracovník v oblasti výpočtů a programování řídicích systémů a dodává:
„Výsledkem je řídicí systém, pozoruhodný jak z hlediska efektivního řízení pohonů, tak i řízení velmi rychlých technologických dějů a z toho plynoucí algoritmizace celé technologie výroby distančních tkanin.“
„Zadání VÚTS nebylo nijak překvapivé, protože všechny požadované komponenty máme v nabídkovém portfoliu. B&R je tradičním dodavatelem řídicích systémů do segmentu textilních strojů. Textilní odvětví, stejně jako i mnohá jiná, s výhodou využívá kompletní portfolio pro integrovanou automatizaci zahrnující komponenty z kategorií PC/PLC, I/O, Safety, HMI a Motion control. Chybí snad už jen Vision systém v podobě kamery pro strojové vidění. I na to by se zde našel jistý potenciál,“ uvedl k zakázce Ing. Tomáš Kohout ze společnosti B&R a pokračuje:
„Není to ale jen šíře HW portfolia, které bylo na tuto aplikaci použito. Stejnou, ne-li větší váhu mají nepostradatelné technologie a jejich funkce. Zejména synchronizace pohonů a dalších komponent v reálném čase je klíčem k úspěchu u takto precizně fungujícího stroje. K tomu jsme přidali kompetentní aplikační podporu a technickou podporu při řešení dílčích úkolů.
DISTANČNÍ TKANINA |
Trojrozměrná textilní struktura, která se skládá ze dvou základních vrstev, které jsou navzájem pevně propojeny velkým množstvím provazovacích nití, jejichž délka určuje vzdálenost (distanci) základních tkanin. Distanční tkanina zvyšuje tuhost, strukturální pevnost a geometrickou stabilitu finálních výrobků. |
Tento mix dostupných technologických funkcí, hardwaru a služeb zastřešený jedním vývojovým prostředím Automation Studiem přináší pro vývojáře pohodlí a úsporu času jak při vývoji aplikace, tak i následně během celého životního cyklu dané generace stroje.
Právě životní cyklus stroje na sebe váže potřebu připraveného řešení v otázkách dlouhodobé dostupnosti komponent, ochrany know-how v SW, jednoduché diagnostiky a možnosti údržby na straně koncových zákazníků. Na to vše máme v B&R efektivní nástroje.“
„Velice nám B&R pomohla svou multiplatformou. Díky tomuto řešení jsme mohli do našeho řídicího systému integrovat nejen komponenty B&R, ale i od jiných dodavatelů. Podařilo se nám je sladit, začlenit a vše ovládáme na jedné platformě. Významně nám také pomohly další funkce, jako je dálková správa. Díky tomu mohly probíhat vývojové práce a zkoušky současně na místech vzdálených tisíce kilometrů mezi Českou republikou a Tchaj-wanem,“ připomněl Ing. Miroslav Bláha, výzkumně-vývojový pracovník v oblasti elektro-hardware, ještě jeden aspekt, jenž hrál při řešení řídicího systému důležitou roli.
POZORUHODNÝ VÝSLEDEK
Mezi přednosti tryskového tkacího stroje DIFA patří jednoduchá koncepce, tkaní bezlamelovou technologií a snadné ovládání prostřednictvím dotykového panelu.
Dosud používané technologie umožňovaly automatickou výrobu tzv. 3D distančních tkanin jen do distance několika centimetrů, bez možnosti ji operativně měnit. DIFA umí vyrobit 3D tkaninu s distancí až půl metru, jejíž hodnotu lze nastavit jednoduše z terminálu stroje, bez nutnosti mechanické přestavby. Navíc může dělat distanci kontinuálně proměnou jako jediná na světě, a to díky unikátnímu řídicímu systému. Zvýšily se také funkčně užitné vlastnosti výsledné distanční tkaniny.
VÚTS je výhradním vlastníkem autorských práv a patentů. Jeden prototyp mají v Liberci a druhý v TTRI, který jednak vyvíjí nové aplikace použití a jednak se stará o komercionalizaci v Asii. VÚTS má na starosti Českou republiku a Evropu.
„Nemáme statut jen výzkumné a vývojové organizace, ale jsme také výrobci námi vyvinutých strojů a zařízení,“ informuje nás dále Petr Karel. „První stroj jsme už prodali na Tchwaj-wan a rozjíždí se na něm výroba“.
Pro sport, záchranáře i montáže Uplatnění distančních tkanin je široké a stále se objevují nové možnosti. Vyrobená tkanina se povlakuje nejčastěji materiály typu PVC, TPU, pryž, aj., což umožní její následné plnění tlakovým vzduchem. Tak se vyrábějí nejen vaky, matrace, žíněnky a čluny, ale i obrovské nafukovací pontony, které by na jezerech, zatopených lomech či dokonce na moři mohly nést fotovoltaické panely. Nebo pokud by se mohutné vaky podložily pod křídla letadla, tak po natlakování by sloužily k manipulaci a přesunu. Distanční tkanina o rozměru 1 m2 unese až 80 tun. Dalšími možnými aplikacemi je například filtrační technika. Nejvíce je však u nás v létě vidět použití distanční textilie na rybnících nebo řekách, protože se z ní vyrábějí populární paddleboardy. V Asii, v zemích, které trpí častými záplavami, by se z těchto produktů mohly vyrábět provizorní přístřešky, které by záchranné vrtulníky shazovaly jako složené balíky lidem na postiženém území, kde by se následně nafoukly.
VÝVOJ POKRAČUJE
„Výzkum a vývoj distančních tkanin se nezastavil a pokračuje v dalším programu jak na Tchaj- wanu, tak u nás za podpory Technologické agentury ČR,“ říká Ing. Karel. „Zaměřili jsme se na zvýšení výkonu, zvětšení tkané šíře a na uživatelsky příznivější ovládání. K tomu přistupují i další atributy jako je automatické zpracování dat. Naše stroje pracují 24 hodin denně, proto potřebujeme vzdálenou diagnostiku, automatický sběr produkčních a technologický dat.“
I v tomto směru má společnost B&R co nabídnout. Ing. Tomáš Kohout říká:
„Vzdálená správa a diagnostika jsou oblasti, kde se v posledních letech odehrál masivní pokrok. B&R logicky nemohlo stát stranou tohoto trendu a dnes nabízí připravená řešení, díky kterým může být programátor on-line spojený se strojem právě třeba na Tchaj-wanu, což se zde ukázalo jako velmi efektivní přístup.
Stejnou dynamiku zažívá nyní oblast sběru a zpracování dat. B&R umožňuje zákazníkům zvolit libovolnou architekturu k řešení této úlohy. Od výhradně lokálního řešení zahrnujícího sběr, vyhodnocení a interpretaci dat přímo na stroji, po výhradně cloudové řešení využívající všechny dnes on-line dostupné služby. To vše s maximálním ohledem na aspekty kybernetické bezpečnosti.
Pro výrobce strojů a jejich provozovatele to přináší potenciál v zavedení nové formy často prediktivní údržby či rozšíření možností analytiky nad technologií výroby a její organizací.“
www.br-automation.com