Slevarenstvi 3-4 2017 by INA SPORT spol. s r.o.

SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2017

3–4/2017

3D TISK

Aditivní výroba

pro použití ve slévárenství.

AAGM Aalener Giessereimaschinen GmbH Wöhr CZ s. r. o.

KOMERČNÍ PREZENTACE

MODELÁRNA LIAZ

Váš dodavatel technologií a zařízení pro slévárny

HISTORIE MODELÁRNY LIAZ LIBEREC SAHÁ DO ROKU 1907 A JE PŘÍMO SPOJENA S POČÁTKY AUTOMOBILOVÉHO PRŮMYSLU A ZALOŽENÍM FIRMY RAF V LIBERCI. DO 90. LET 20. STOLETÍ BYLA HLAVNÍM PŘEDMĚTEM ČINNOSTI VÝROBA MODELOVÝCH ZAŘÍZENÍ A FOREM PRO SLÉVÁRENSTVÍ. PO PRIVATIZACI A TECHNOLOGICKÉ PŘESTAVBĚ V ROCE 1996 MODELÁRNA LIAZ ZŮSTALA RYZE ČESKOU FIRMOU A PLNĚ SE ZAČLENILA DO EVROPSKÉHO (SVĚTOVÉHO) AUTOMOBILOVÉHO PRŮMYSLU A POSTUPNĚ SE STALA UZNÁVANÝM TECHNOLOGICKÝM A INOVAČNÍM PRACOVIŠTĚM ZAMĚŘENÝM NA VÝROBU NÁSTROJŮ A PŘÍPRAVKŮ PRO AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL.

výrobu pískových forem pro odlévání kovů. Tato technologie zcela převrací pohled na výrobu odlitků. Písková forma vzniká ve speciální 3D tiskárně přímo z CAD dat. Odpadá tak výroba modelů, modelových zařízení a formování do písku. Tím se jednak výrazně šetří čas ale i snižuje možnost rizika vzniku chyb a nepřesností při těchto operacích.

d roku 2011 probíhá ve společnosti rozsáhlá rekonstrukce a modernizace. Při této akci došlo k významnému zvětšení výrobních prostor přístavbou nových hal a tím se téměř ztrojnásobila výrobní plocha. Dále byla nakoupena nová výrobní a kontrolní zařízení. Společnost modelárna Liaz se technologicky orientuje převážně na CNC obrábění, ale investovala i do ostatních technologií. Všechna výrobní zařízení jsou využívána jak pro vlastní výrobu, tak i pro kooperace. OBRÁBĚNÍ – bylo nakoupeno 6 nových vysoce výkonných frézovacích 5-ti osých CNC strojů a to až do velikosti 6500x4500x1400mm a CNC soustruh. Programy pro CNC stroje připravuje zkušený tým 10 programátorů.

SANDPRINT – 3D tisk písku je zcela nová technologie, která byla vyvinuta primárně pro

SLÉVÁRNA v návaznosti na sandprint byla osazena moderní elektrickou pecí s kapacitou 500 kg, automatickým odplyňovacím zařízením a vybavením pro měření kvality taveniny.

Průběžné vířivé mísiče Regenerace pro ST směsi

Technologií 3D tisku se zcela odbourávají omezení, která byla spojena s klasickým formováním do písku. Nemusí se řešit problematika úkosů, odformování, skládání formy z mnoha dílů a jader. Dále lze tvarově optimalizovat vtokovou soustavu, nálitky a odvětrání formy, které může být libovolně složité. Další výhodou je přesnost formy a tím i odlitku. Tiskárna pracuje v celém tištěném objemu 1800x1000x700mm (větší formy lze skládat) v přesnosti 0,3mm. Tiskne se přímo forma, do které lze ihned odlévat všechny kovy s licí teplotou do 1500°C.

KONTROLNÍ STŘEDISKO bylo vybaveno laserovým skenovacím zařízením Leica a dále proběhla modernizace souřadnicového měřicího přístroje Zeiss. Všechny výrobky lze podle požadavků zkontrolovat a vystavit měrový protokol.

VYUŽIJTE MOŽNOSTI OBRÁBĚNÍ VELKÝCH OBROBKŮ A TECHNOLOGIE 3D TISKU PÍSKU VE SPOLEČNOSTI: Modelárna LIAZ spol. s r.o., Kamenická 743, CZ – 460 06 Liberec e-mail: obchod@modelarna-liaz.cz tel. +420 774 450 891, fax: +420 485 134 177

www.modelarna-liaz.cz

Mechanizace formování Komplexní dodávky a servis

AAGM GmbH

Gewerbehof 28 D-73441 Bopfingen Tel.: +49 7362 956037-0 Fax: +49 7362 956037-10 info@aagm.de

Wöhr CZ s. r. o.

Valchařská 36 CZ-614 00 Brno Tel.: +420 545 427 014 Fax: +420 545 427 016 info@woehr.cz

VÝZVA – PŘIHLÁŠKA PŘEDNÁŠEK 54. slévárenské dny® Brno 7.– 8. 11. 2017

ROZSAH PŘEDNÁ ŠK Y A CENA odborná přednáška: komerční přednáška: komerční přednáška:

Z A M ĚŘ EN Í J ED N OT L I V ÝCH S EKCÍ A JE JICH ODBORN Í GAR A N T I sekce formovacích směsí: Ing. Jiří Pazderka, Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D. sekce ekonomická: doc. Ing. Václav Kafka, CSc. sekce technologická: Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D. sekce neželezných kovů a slitin: doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D., Ing. Ivo Lána, Ph.D. sekce výroby oceli na odlitky a ingoty: Ing. Martin Balcar, Ph.D. sekce litin: doc. Ing. Antonín Mores, CSc., doc. Ing. Jiří Hampl, Ph.D.

20 min 10 min 20 min

zdarma 5 000 Kč + DPH 10 000 Kč + DPH

TERMÍNY do 10. 5. 2017 zaslat organizačnímu garantovi 54. slévárenských dnů® základní informace: autor (autoři), název přednášky, stručná anotace a kontakty na autora (autory); do 30. 6. 2017 autor (autoři) přihlášené přednášky obdrží vyrozumění o tom, zda byla přednáška akceptována přípravným výborem 54. slévárenských dnů®; do 15. 9. 2017 zaslat organizačnímu garantovi 54. slévárenských dnů® plné znění přihlášené přednášky pro její publikování ve sborníku.

KO N TA K T Y Organizační garant 54. slévárenských dnů® doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D. tel./fax: +420 541 142 656, mobil: +420 737 542 333 zadera@fme.vutbr.cz

Česká slévárenská společnost Mgr. František Urbánek tel./fax: +420 542 214 481, mobil: +420 603 342 176 slevarenska@volny.cz

Časopis Slévárenství získal osvědčení o zápisu ochranné známky. Dne 28. 11. 2014 byl Radou pro vědu, výzkum a inovace zařazen do aktualizovaného seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR (www.vyzkum.cz). Odborné články jsou posuzovány dvěma recenzenty. Recenzní posudky jsou uloženy v redakci. Časopis a všechny v něm obsažené příspěvky a obrázky jsou chráněny autorským právem. S výjimkou případů, které zákon připouští, je využití bez svolení vydavatele trestné. Vydavatel není dle zákona č. 46/2000 Sb. § 5 zodpovědný za obsah reklam. Firemní materiály nejsou lektorovány. Texty reklam nejsou bez vyžádání zadavatele korigovány. Vydávání časopisu se řídí zásadami publikační etiky. SDO.

časopis pro slévárenský průmysl foundry industry journal

r o č n í k L X V . 2 0 17 . č í s l o 3 – 4

ISSN 0037-6825 Číslo povolení Ministerstva kultury ČR – registrační značka – MK ČR E 4361

tematické zaměření: aditivní v ýroba | topic: additive manufacturing odborný garant | expert guarantee | Ing. Jan Šlajs

obsah

Vydavatel l Publisher © Svaz sléváren České republiky IČ 44990863

Redakce l Editorial office Technická 2896/2, CZ 616 00 Brno tel.: +420 541 142 665 slevarenstvi@svazslevaren.cz www.slevarenstvi.svazslevaren.cz

ÚVODNÍ SLOVO

Introductory word

ŠL A JS, J.

Aditivní technologie vstupují do procesu slévárenské výroby

ADITIVNÍ VÝROBA

Additive manufacturing

Š P I ČK A , I .; T Y K VA , T.

Aditivní výroba a automatizace ve slévárenství

Additive manufacturing and automation in foundry industry

Předplatné l Subscription Rozšiřuje Svaz sléváren ČR. Informace o předplatném podá a objednávky přijímá redakce. ČR firmy – 1 ks: 130 Kč; rok: 6 × 130 Kč + DPH + poštovné + balné. ČR individuální předplatné – 1 ks: 80 Kč; rok: 6 × 80 Kč + DPH + poštovné + balné. SR: Objednávky přijímá SUWECO, spol. s r. o., tel.: +420 242 459 202–3, www.suweco.cz. Objednávky do zahraničí vyřizuje redakce. Subscription fee in Europe: 80 EUR (incl. postage), other countries: 140 USD or 90 EUR (incl. postage).

Z A J Í ČEK , R .

3D tisk ve slévárenství v České a Slovenské republice

3D printing in foundry industry in the Czech and Slovak republics

J I R Á N KOVÁ , H .

3D tiskárny v praxi – využití moderní technologie ve slévárenství

3D printers in practice—the use of modern technology in the foundry industry

ROZHOVORY NA DANÉ TÉMA

Interviews on given topic

Vychází 6krát ročně l 6 issues a year Číslo 3–4/2017 vyšlo 25. 4. 2017

G E I ER , G .

Vstřelování jader versus 3D tisk jader

Sazba l Typeset by Ludmila Rybková

Core injection vs. 3D core printing

Tisk l Printing house Reprocentrum, a. s., Blansko www.reprocentrum.cz

LITERÁRNÍ PŘEHLEDY

Literary overviews

Do sazby 9. 3. 2017, do tisku 14. 4. 2017. Náklad 500 ks Inzerci vyřizuje redakce

Aditivní výroba a simulace slévárenských procesů ve slévárenských časopisech

Additive manufacturing and simulations of foundry processes in foundry journals

vedoucí redaktorka l editor-in-chief Mgr. Milada Písaříková

Z PRAXE

Articles oriented to practice

redakční a jazyková spolupráce editorial and language collaboration Edita Bělehradová Mgr. Helena Šebestová Mgr. František Urbánek redakční rada l advisory board prof. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. Ing. Jan Čech, Ph.D. Ing. Martin Dulava, Ph.D. prof. Ing. Tomáš Elbel, CSc. Ing. Štefan Eperješi, CSc. Ing. Jiří Fošum Ing. Josef Hlavinka prof. Ing. Milan Horáček, CSc. Ing. Jaroslav Chrást, CSc. Richard Jírek Ing. Václav Kaňa, Ph.D. Ing. Radovan Koplík, CSc. doc. Ing. Antonín Mores, CSc. prof. Ing. Iva Nová, CSc. Ing. Radan Potácel doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc. prof. Ing. Karel Rusín, DrSc. prof. Ing. Augustin Sládek, Ph.D. prof. Ing. Karel Stránský, DrSc. Ing. František Střítecký doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Ing. Jan Šlajs Ing. Ladislav Tomek doc. Ing. Iveta Vasková, Ph.D. Ing. Zdeněk Vladár (předseda)

S Z T U R C, P.

Využití odpadního tepla k výrobě elektrické energie a dodávce tepla

Waste heat recovery in the steel mill for production of electricity and heat supply

3D tištěný model unašeče (materiál PMMA potažený voskem) a výsledný ocelový odlitek (s. 83)

Hliníkový odlitek, gravitační lití do písku, modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid (s. 87)

SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2017

5 – 6 / 2 017 | p ř e s n é l i t í | i n v e s t m e n t c a s t i n g

Modely z PMMA penetrované voskem, určené k obalení do keramiky PMMA patterns penetrated by wax designed to be coated with ceramics

Obr. 1. Fig. 1.

Písková forma vytištěná 3D tiskárnou ExOne, včetně integrovaných jader A sand mould printed with a 3D printer ExOne including integrated cores

Obr. 2. Fig. 2.

Hliníkový odlitek sání motoru z pískové formy Aluminium casting of the engine intake made in a sand mould

Obr. 8.

Fig. 8.

+ jádra mohou být rozpuštěna ve vodě

+ dobré výsledky u slitin lehkých kovů + nízká tvorba plynů

Obr. 10 a 11.

Obr. 8. Obr. 3.

Fig. 3.

Modelová deska s pryskyřičnými odlitky (1, 2) a s 3D tištěnými modely (3, 4) – Motor Jikov Slévárna, a. s. A pattern plate with resin castings (1, 2) and the 3D printed patterns (3, 4)—the joint-stock company of Motor Jikov Slévárna, a. s.

Fig. 8.

Obr. 6. Fig. 6.

3D tištěný model unašeče (materiál PMMA potažený voskem) a výsledný ocelový odlitek A printed pattern of a body (the PMMA material coated with wax) and the resulting steel casting

Obr. 3. Fig. 3.

3D tiskárna ExOne 3D printer ExOne

Obr. 9. Fig. 9.

Trojdílná forma a výsledný litinový segment fontány A triplet mould and the resulting cast iron segment of the fountain

Vytavitelný model vytištěný 3D tiskárnou voxeljet, povrchová úprava smáčení voskem Investment pattern printed with the 3D printer voxeljet, surface treatment with wax wetting

− komplexní konečné opracování

− vyjmutí jádra relativně obtížné + možnost kompletní recyklace nespojeného písku − pojivový materiál nasává vzdušnou vlhkost

Příklad jader vyrobených 3D tiskem s anorganickými pojivy

vou úsporou. Stejně tak je možné spojit více komponent. To snižuje nejen počet dílů, ale také zmenšuje vynaložené úsilí sléváren před a po odlévání.

3D TISK

L i t e ra t u ra [1] VDI: Generative Fertigungsverfahren Rapid-Technologien (Rapid Prototyping) Grundlagen, Begriffe, Qualitätskenngrößen, Liefervereinbarungen. Berlin, Dezember 2009 (3404). [2] EDERER, Ingo Dr.: Werkzeuglose Formherstellung mittels 3D-Druck- technologie. Giesserei-Praxis, 2004, 55(11), s. 407–410. ISSN 0016-9781. [3] HÖCHSMANN, Rainer: Wie das 3-D-Druckverfahren Gießereiprozesse revolutioniert. Giesserei, 2013, 100(11), 66–68. ISSN 0016-9765. [4] HOECHSMANN, Rainer: Perspektiven 3D-Druck: Auf dem Sprung in die Serienfertigung. Giesserei,

3 D t i s k p í s k u s f e n o l ovo u p r ysk yřic í (ob r. 1 2 , t a b. V I, o b r. 1 3 – 1 5)

pro použití ve slévárenství. F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid. Model má žebra v nejhlubším místě hluboká cca 14 cm Pattern equipment realized with 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide. The pattern has its ribs in the deepest spot deep approx. 14 cm

+ pojivový materiál založený na − relativně vysoké náklady na písek vodním skle (křemičitan sodný)

Obr. 12. Průběh technologie s fenolovou pryskyřicí pro 3D tisk

Obr. 1.

Křivky chladnutí ze zkoušek s dodatečným aktivním chlazením vzduchem v pískové formě [8]

Obr. 2.

Srovnání simulace CDF (vlevo) s experimentem (uprostřed) a simulace DEM (vpravo) po 2 s míchání [9]

Obr. 3.

Snížení intenzity vzduchových vměstků od původního (vlevo) k upravenému procesu odlévání (vpravo) v oblasti chladicích žeber konstrukčního dílu [14]

Tab. VI. Přednosti a nevýhody 3D tisku písku s fenolovou pryskyřicí Obr. 13. Příklad jader vyrobených 3D tiskem s fenolovou pryskyřicí

Obr. 6. Obr. 9.

Fig. 9.

Obr. 4. Fig. 4.

Příklad vnitřní struktury u modelů. Struktura napravo je nejvhodnější pro modely určené k vypálení An example of the internal structure of the patterns. The structure on the right is the most suitable for patterns destined to be burned

Obr. 4. Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Přednosti

nevýhody

+ běžný písek, žádná úprava

+ nízká deformace za horka (rozměrová přesnost odlitků)

+ dosahuje po vytisknutí 240 N/ cm²

+ nízký vývin plynů

Obr. 10. Hliníkový odlitek realizovaný z vytavitelného modelu Fig. 10. Aluminium casting realized with the use of the investment pattern

+ vynikající pevnost po dodatečném opracování až do 500 N/cm²

+ možnost tisku velmi tenkých částí jader

+ nízký obsah pojiva (1,9 hmot. %)

+ kompletní recyklace nespojeného písku

Z ávě r

Kombinace tradičního formování s 3D tištěnými díly Combination of the traditional moulding with 3D printed parts

3D tisk s voxeljetem umožňuje při použití běžných slévárenských materiálů jako např. tradičních křemenných písků, polymethylmethakrylátu a vhodných pojivových systémů dosažení perfektních slévárenských řešení jak při lití do pískových forem, tak u přesného lití. Při tom se dají zpracovat všechny slévatelné lehké a těžké kovy v kvalitě srovnatelné se sériovou výrobou a při stejné manipulaci. Pomocí 3D tisku se dají vytvořit komplexní geometrie precizně a s časo-

Fig. 5. Obr. 10. Zleva: 3D tištěný model, vysokorychlostní sušení skořepin, vypalovací pec pro modely ABS, surový odlitek Fig. 10. From the left: a 3D printed pattern, high speed drying of shell moulds, ABS, a raw casting

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Hliníkový odlitek, gravitační lití do písku, modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Aluminium casting, gravity sand casting, pattern equipment, realized using 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide

Obr. Příklad jader vyrobených 3D 14 a 15. tiskem s fenolovou pryskyřicí Obr. 7. Fig. 7.

Modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Pattern equipment realized with 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide

− zvýšená procesní teplota vede ke smršťování

+ volně nastavitelný obsah pojiva + možnost tisku dutých struktur a z toho vyplývající pevnost

Vizualizace litinové fontány na Pražském hradě Visualization of the cast-iron fountain at the Prague Castle

Obr. 5.

3D tiskárna EOS 3D printer EOS

Obr. 11. 3D tiskárna voxeljet Fig. 11. 3D printer voxeljet

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

− odstraňování horkého písku

2014, 101(3), 26. ISSN 0016-9765. [5] SÉGAUD, Jean-Marc: Vision 2025 – 3D-Drucken von Kernen.: Giesserei, 2014, 101(3), 24–25. ISSN 0016-9765. [6] BERGER, Uwe; HARTMANN, Andreas; SCHMID, Dietmar: Additive Fertigungsverfahren : Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Rapid Manufacturing. 1. Aufl. Haan-Gruiten: Europa Lehrmittel, 2013. [7] WALLENHORST, Carolin Dr.: Grundlagen zum Verständnis der anorganischen Kernfertigung. Giesserei-Praxis, 2010, 61(6), s. 181–184. ISSN 0016-9781.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

101

strukční díl závěsu kola litým hliníkovým dílem, aby vyhověli požadavkům na rostoucí snižování hmotnosti automobilu. Cílem s tím spojených výpočtů dynamického namáhání v softwaru ANSYS byla napřed nová konstrukce konstrukč-

112

ního dílu a současně potom jak technologie lití, tak lokalizace nejvíce namáhaných oblastí konstrukčního dílu v reálném případě zatížení. Navazující simulace odlévání v programu MAGMAsoft měly umožnit volbu vhodné slitiny hliníku,

112

FIREMNÍ PREZENTACE

Presentations of companies

Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o., Děčín 3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group

102

103

104

106

Simulace kompozitních materiálů Aby se vyhovělo stále rostoucím požadavkům na pevnost a současné snižování hmotnosti litých součástek, vyrábějí se tyto díly mnohem častěji z kompozitních materiálů. Usiluje se přitom o jejich gradientnost – obzvlášť namáhané oblasti tak mohou být vyrobeny z materiálů s vyšší pevností a většinou vyšší hustoty, zatímco spíše málo namáhané oblasti, které mají omezenou pevnostní funkci, z materiálů lehčích. Jako nejlepší příklad lze na tomto místě uvést hliníkovou klikovou skříň se zalitými litinovými vložkami (válců).

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

která by mohla splnit požadavek na minimální mez průtažnosti definovaný předtím. V dalším příspěvku se T. Trout aj. [14] zabývají simulační optimalizací procesu odlévání ve společnosti ESI Group, při kterém se odvzdušnění s podporou vakua nahradilo odvzdušňováním konvenčním. Tato úprava postupu a zařízení byla motivována úsporami vyplývajícími ze zastaralosti evakuační jednotky a nestabilitou úrovně odvzdušňování. Současně se měly odstranit problémy se zvýšenými otřepy, které vyvolávaly velkou potřebu dokončovacích úprav formy. Instalace konvenčního odvzdušňování však vyžadovala nové uspořádání vtokové soustavy, protože jinak se muselo počítat se zvýšeným výskytem studených spojů a vzduchových vměstků. K novému dimenzování a s tím spojenou simulací odlévání se použil software ProCast. Přitom bylo možné lokálně přesunout vzduchové vměstky z odlitku do přetoků.

Aditivní výroba

Fig. 7.

ADITIVNÍ V ÝROBA

Obr. 7.

Vypalitelné modely zavěšení kola pro výrobu keramické formy metodou přesného lití Investment patterns of the wheel carrier for the production of a ceramic mould by the investment casting method

ADITIVNÍ V ÝROBA

Fig. 2.

nevýhody

+ absence toxických materiálů + žádné emise u odlévání

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Přednosti a nevýhody 3D tisku písku s anorganikou

Přednosti

Obr. 2.

M a r t i n L i e p e l Ch r i s t i a n K r u t zg e r

3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group Ch. Fourberg – L. Pacal – S. Ivanov – D. Hošák – M. Lubojacký

Tab. V.

METOS, v. o. s., Chrudim 3D data ve slévárenství ACESO PRAHA, s. r. o. Ondarshiner. Poprvé v Evropě! Stroj, který zajistí všechny potřeby pro regeneraci písku ALTREVA, spol. s r. o., Třebíč Poctivé pracovní oděvy s dlouhou životností pro náročný průmysl Eurovision, a. s., Brno, Praha Vyplatí se čerpat dotace z EU? … ano

HACZ_Slevarenstvi_obalka_042017_230x317_b.indd 1

in ze r c e

3 D t i s k á r ny v p ra x i – v y u ž i t í m o d e r n í t e c h n o l o g i e v e s l é v á r e n s t v í H . J i rá n ko v á

3 D t i s k v e s l é v á r e n s t v í v Če s ké a S l o v e n s ké r e p u b l i c e R . Z a j í č e k

3–4/2017

27.03.17 9:50

OBÁLKA Cover Hüttenes-Albertus CZ, s. r. o., Děčín MODELÁRNA LIAZ, s. r. o., Liberec WÖHR CZ, s. r. o., Brno METOS, v. o. s., Chrudim

INZERCE Advertisements 103 ACESO PRAHA, s. r. o.

Rösler Oberflächentechnik GmbH, Untermerzbach, Německo Kontinuální omílací systém přizpůsobený stávající periferii Rychlé a efektivní obrábění hliníkových tlakových odlitků

ROZHOVORY

Interviews

108

G ÁČ, D.

Možnost zaměstnávání odsouzených ve slévárně na příkladu brněnské věznice

RUBRIKY

107 Rösler Oberflächentechnik

Sections

110

Roční přehledy | Annual overviews

GmbH, Untermerzbach, Německo

117

SSČR, profesní vzdělávání pracovníků

107

114

Zprávy Svazu sléváren České republiky | News from the Association

of Foundries of the Czech Republic

118

Zprávy České slévárenské společnosti | News from the Czech Foundrymen Society

120

Kalendář akcí | Schedule of events

122

Slévárenské veletrhy | Foundry fairs

123

Zajímavosti | Curiosities

124

Výzkum, vývoj, programy a projekty | Research, development, programs and projects

125

Vysoké školy informují | Information from universities

126

Publikace | Publications

126

Transactions AFS

127

Zahraniční slévárenské časopisy | Foreign foundry journals

130

Ze zahraničních časopisů | From the foreign journals

131

Blahopřejeme | Congratulations

131

Nekrolog | Obituary

132

Vzpomínáme | Commemorations

105 ALTREVA, spol. s r.o.,

Třebíč

173 ČSS, z. s.

54. slévárenské dny ®

106 Eurovision, a. s., Brno,

Praha

59. MEZINÁRODNÍ STROJÍRENSKÝ VELETRH 9.– 13. 10. 2017 BRNO – VÝSTAVIŠTĚ

ÚVODNÍ SLOVO

Jan Šlajs

Aditivní technologie vstupují do procesu slévárenské výroby Vážení čtenáři, slevači a kolegové, poprvé v historii časopisu Slévárenství je toto vydání věnováno zcela nové technologii výroby odlitků, která začíná velmi výrazně ovlivňovat jak proces výroby odlitků, tak slévárenské myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní technologie ve své podstatě zcela mění doposud známé a zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění i možnosti konstrukce odlitků včetně jejich přesnosti a tvarové náročnosti. Vývoj aditivních technologií a jejich nasazení v průmyslové praxi jsou produktem posledního desetiletí a v současné době pravděpodobně stojíme na prahu masového nasazení ve všech průmyslových oborech lidské činnosti, slévárenství nevyjímaje. Dvojčíslí Slévárenství 3– 4/2017 ve svých odborných článcích poprvé dává ucelený přehled o aditivních technologiích jako výrobních metodách a jejich technologických možnostech. Čtenář se dovídá, jaké aditivní technologie v současnosti existují, jaké je jejich pojmenování a anglické zkratky. Dále jsou encyklopedicky popsány principy fungování jednotlivých technologií, jejich výhody a nevýhody, a co je velmi důležité, zda jsou vhodné také pro slévárenskou praxi. Příspěvky se zaměřují na vysvětlení pozice 3D dat ve slévárenství a popisují technologické možnosti aditivních technologií při výrobě odlitků a modelových zařízení. Je popsána problematika začlenění těchto výrobních postupů do slévárenských výrobních procesů ve vazbě na konkurenceschopnost slévárenské výroby, výrobních nákladů a užitné hodnoty konečného produktu – odlitku. Z hlediska konkurenceschopnosti je možné konstatovat, že v blízké budoucnosti budou pravděpodobně dodávány odlitky, které budou z hlediska dodacích termínů, kvality a tvaru odlitků vyrobitelné pouze aditivními technologiemi. První zkušenosti s praktickým nasazením aditivních technologií signalizují, že tisky forem a jader budou použitelné pro všechny běžné slévárenské slitiny (slitiny Al, slitiny Mg, slitiny na bázi Cu, oceli, litiny).

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Ing. Jan Šlajs o d b o r n ý g a r a n t S l é v á r e n s t v í 3 – 4 / 2 017

Autoři dokládají, že tyto technologie jsou vhodným doplňkem výroby přesných odlitků vyráběných technologií ztraceného vosku, kde výrazně zkracují dodací termíny prototypů a vzorových kusů. Dále dokládají, že jsou s úspěchem využívány při výrobě modelových zařízení, kde zkracují technologické časy výroby modelových zařízení tiskem forem a maket pro odlévání plastových modelů a jaderníků, popřípadě tiskem modelů použitých přímo pro formování. Zkracování technologicky nutných časů pro výrobu odlitků prototypů nebo variant odlitků v cenových relacích blízkých sériové výrobě, zvyšování přesnosti dodávaných odlitků, snižování hmotnosti odlitků odstraněním formovacích úkosů a přídavků na opracování a zvyšování užitné hodnoty odlitků jsou atributy, které přímo souvisejí a jsou v souladu s koncepcí Průmyslu 4.0. Z praktického hlediska je velmi zajímavý příspěvek uživatele předností aditivních technologií uvedených v rozhovoru „Vstřelování jader versus 3D tisk jader“, kde autor dokládá technologické a konkurenční výhody těchto systémů, ale především zdůrazňuje, že úspěšnost využívání těchto metod a úspěšnost slévárny na trhu s odlitky je podmíněna úzkou spoluprací mezi slévárnou a konstrukcí. Ve výsledku se dá konstatovat, že bez této spolupráce pravděpodobně nevznikne úspěšný a konkurenceschopný odlitek. Vážení kolegové, přeji vám, aby informace uvedené v tomto dvojčísle přispěly k rozšíření vašich znalostí v oblasti výrobních principů a využití aditivních technologií ve vaší slévárenské praxi.

A d i t i v n í v ý r o b a a a u to m a t i z a c e v e s l é v á r e n s t v í I . Š p i č k a – T. Ty k v a

Additive manufacturing and automation in foundry industry Received: 01.03.2017 Accepted: 08.03.2017 621.74 : 338.45 : 331.875

foundry production—printing techniques—automation

The ar ticle aims to define briefly the issue of additive manufac turing in the foundr y. It provides basic dimensions and tools of additive manufac turing. Fur thermore, there are accentuated relations bet ween cost s, produc tion volume and complexit y of supplies using conventional manufac turing techniques and technologies of additive manufac turing. The mentioned definition leads to define the benefit s and limitations of additive manufac turing. The ar ticle also worries in the conclusion about the impor tance of additive manufac turing to sustain the competitiveness of Czech foundr y industr y and gives also the information about newly formed Commission for Informatics and Automation in the Czech Foundr ymen Societ y.

doc. Ing. Ivo Špička, Ph.D. ivo.spicka@vsb.cz

Mgr. Ing. Tomáš Tykva tykva@bintell.cz VŠB – TU Ostrava, FMMI, katedra automatizace a počítačové t e c h n i k y v m e t a l u r g i i l Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f O s t r a v a , Fa c u l t y of Metallurgy and Mechanical Engineering, Depar tment o f A u t o m a t i o n a n d Co m p u t e r Te chn o l o g y in M e t a llurg y ; Busin e s s I nte lli g e n c e , s . r. o ., ( L t d .), M o r a v s k á O s t r a v a

Ú vo d Aditivní výroba označuje proces, při němž vzniká výrobek postupným nanášením tenkých vrstev na sebe. Ačkoliv je aditivní výroba v podstatě totéž, co 3D tisk nebo rapid prototyping, na rozdíl od těchto pojmů se využívá zejména pro označení procesů, při nichž vzniká koncový výrobek, a nikoliv jen prototyp. Výhody této metody jsou nesporné a je jich mnoho. Za nejdůležitější lze považovat velkou flexibilitu, resp. možnost vyrábět hospodárně i nejmenší série, dále výraznou úsporu energie i materiálu a v neposlední řadě možnost vyrábět i velmi složité tvary. S aditivní výrobou tedy lze vyrábět tzv. na míru, ale za ceny sériové výroby. Opomenout nelze ani velmi krátké inovační cykly. Aditivní výroba, propojená s digitalizovanou výrobou, vnáší do této problematiky zásadní revoluci. Umožňuje totiž skladovat pouze dokumentaci a výkresy, ne hotové výrobky. A i když se proces aditivní výroby zdá být na první pohled pomalý a neefektivní, opak je pravdou. V celkovém kontextu dokáže přinést redukci nákladů až 50 % a až čtyřnásobné zrychlení procesů [1]. Podstatným faktem pro akcentaci této problematiky může být i to, že je klíčovým tématem podkladového materiálu pro implementaci Národní RIS3 strategie v Operačním programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost 2014–2020, kde se doslova uvádí, že v problematice nových a progresivních technologií je třeba provádět výzkum a vývoj zdokonalených a nových technologických postupů, principů a procesních parametrů pro všechny základní strojírenské výrobní technologie: obrábění, tváření (včetně vstřikování), aditivní výrobu a hybridní výrobu (kombinující subtraktivní a aditivní technologie), které vedou k výkonnějším, přesnějším a kvalitnějším výsledkům procesů. Vymezení základních pojmů aditivní v ý r o by 3D tisk (3D print, také aditivní výroba, Additive Manufacturing) je proces, který se používá pro výrobu trojrozměrných objektů z digitálních dat. Využitím technologie nanášení nebo tuhnutí tenkých vrstev materiálu je možné vytvořit i složité tvary, které nelze vyrobit konvenčními metodami, jako je třískové obrábění či odlévání. 3D tisk kovů (Metal 3D printing) – při 3D tisku kovů je využíván laserový paprsek jako zdroj energie pro spékání kovového prášku. Laser v prostoru vymezeném 3D modelem navařuje prášek a vytváří tak pevnou 3D strukturu dle modelu v programu. Aditivní výroba (Additive Manufacturing, AM) – obdoba 3D tisku. Direct Metal Laser Sintering (DMLS, přímé kovové laserové spékání) – technologie obdobná selektivnímu laserovému spékání (SLS), liší se pouze v technických detailech. Electron Beam Melting (EBM, tavení elektronovým paprskem) – při této technologii je kovový prášek svařován pomocí elektronového paprsku. Používá se pro ještě detailnější a přesnější strukturu obrobku. Kovový prášek (Metal powder) – je využíván při 3D tisku kovů. Kovové prášky jsou vybírány podle požadavků na použití, pevnost, chemické složení a také podle zvolené technologie 3D tisku kovů. Používají se například slitiny titanu, hliníku, korozivzdorné, nástrojové oceli, CoCr, Inconel, drahé kovy atd.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ADITIVNÍ V ÝROBA

Aditivní výroba a automatizace ve slévárenství

ADITIVNÍ V ÝROBA

I . Š p i č k a – T. Ty k v a A d i t i v n í v ý r o b a a a u to m a t i z a c e v e s l é v á r e n s t v í

Laser Cusing (LC) – technologie společnosti Concept Laser, obdobná selektivnímu laserovému spékání. Laser Sintering (LS, laserové spékání kovů) – nejpopulárnější skupina pracující s principem laserového spékaní kovů. Patří sem technologie SLS, SLM, DMLS a LC. Průmysl 4.0 (4. průmyslová revoluce) – označení pro současný trend digitalizace a automatizace výroby. Na základě výchozí myšlenky vzniknou „chytré továrny“ využívající kyberneticko-fyzikální systémy, které převezmou opakující se a jednoduché činnosti, které do té doby vykonávali lidé. Postupně by mělo dojít k úsporám času, peněz a zvýšení flexibility firem. Rapid Prototyping (RP, rychlé prototypování) – rychlá výroba prototypových dílů z kovu. Selective Laser Melting (SLM, selektivní laserové tání) – technologie obdobná selektivnímu laserovému spékání (SLS), liší se však v tom, že materiál zcela taví, a umožňuje tak různé vlastnosti materiálu (krystalovou strukturu, pórovitost atd.). Selective Laser Sintering (SLS, selektivní laserové spékání) – proces aditivní výroby nebo 3D tisku, kde vzniká výrobek tavením práškového materiálu (např. plast, kov, keramika nebo sklo), který je spékán dle digitálního modelu vysoce výkonným laserem a následně vytváří pevnou strukturu [2]. A d i t i v n í v ý r o b a d o bý vá p r ů my s l Málokdy se výrobní technologie dostane až do hlavní zpravodajské relace národních televizních stanic. Jinak je to u 3D tisku. Líbivý pojem se zasluhuje o to, že už dávno známá technologie dělá kariéru a najednou se po celé zemi diskutuje jako revoluce ve výrobě. „Předpověď, že každý si bude moci doma na 3D tiskárně vyrobit vlastní náhradní díl, je už ale z větší části smetena ze stolu,“ říká ve Frankfurtu nad Mohanem Dr. Wilfried Schäfer, jednatel Svazu německých továren obráběcích strojů. Diskuze se teď spíše točí kolem nástupu 3D tisku nebo generativní výroby – additive manufacturing (AM), jak ji označují profesionálové, do průmyslové sériové nebo alespoň malosériové výroby. Pryč od rapid prototypingu devadesátých let minulého století přes rapid tooling směrem k rapid manufacturingu – tak lze popsat dnešní stav vývoje. Tematický prostor „Additive Manufacturing Area“ představuje aplikace pro plasty i kovy. Výhody aditivní výroby jsou nasnadě. Jednak umožňuje realizovat nové nápady co do designu i výrobní koncepty s novými funkcemi, protože lze vyrobit vysoce komplexní geometrické tvary, které se pomocí klasických metod doposud nedaly vyrobit, nebo pouze za cenu vysokých nákladů. Zadruhé lze dosáhnout vyšší efektivity využití času a materiálu. Nyní lze v jediném výrobním kroku integrovat přímo i funkce. To je zajímavé také s ohledem na optimalizaci materiálů pro funkci součástky. Proto hraje aditivní výroba již dnes významnou roli zejména u lehkých konstrukcí pro letecký a automobilový průmysl. Zatřetí může výrobce cíleně vyhovět individuálním požadavkům zákazníků, protože i jednotlivé díly lze vyrobit ekonomicky – za předpokladu, že uživatel disponuje příslušnými zkušenostmi. Mnohé ze zmíněných výhod lze ukázat na příkladu chapačů pro roboty společnosti robomotion GmbH z německého města Leinfelden-Echterdingen. Zde se aditivně vyrobené díly používají sériově. Díky 3D tisku lze chapače individuálně uzpůsobit geometrii produktů. Ať už klobása nebo čokoládové vajíčko – speciálně tvarované prsty chapače uchopí předmět jemně a rychle. Díky malosériové výrobě na laserových spékacích zařízeních je individuální uzpůsobení nejen ekonomické, nýbrž otevírá i cestu k novým funkcím. Tak lze například za

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

nízké náklady integrovat do prstů chapače pružiny, díky kterým se přizpůsobí produktům různých velikostí, což minimalizuje přípravné časy u zákazníka. Díky generování dílu po jednotlivých vrstvách lze navíc přímo do chapače umístit vzduchové kanálky, držáky hadic i válce pneumatických akčních členů. „Výhody jsou nasnadě: chapače lze konstruovat kompaktněji a lehčeji,“ říká Dr. Andreas Wolf, jednatel společnosti robomotion. Nyní se aditivně vyrábějí i jiné díly strojů, např. senzory a přírubové desky [3]. Výzkum v okolí aditivní výroby se zabývá zajištěním kvality, například reprodukovatelnosti, používáním nových materiálů a zvýšením ekonomičnosti výroby. Ukazuje se, že souvislosti mezi nastavenými parametry výroby a kvalitativními znaky vyrobeného dílu je nutno v mnohých případech ještě detailněji prozkoumat. Budoucím cílem je zajistit nastavením stroje dodržení požadovaných vlastností vyrobené součástky v úzkých tolerancích. Některá provedení strojů aditivní výroby nevyužívají sofistikované polohování a pro některé aplikace zase může být přínosná zvýšená přesnost. Aditivní výroba se rozšířila z plastů na tisk kovů, včetně nerezové oceli a titanu, a v mnoha případech se využívá pro hotové výrobky. Aditivní výroba využívá nejrůznější technologie a může být různá i její sofistikovanost a velikost (existují dokonce i stolní nebo osobní 3D tiskárny). Levnější stroje, prezentované na nedávném veletrhu 3D tisku, nevyužívají poziční senzory pro zpětnou vazbu motorům využívaným pro polohování. Tyto motory bývají krokové (obecně jsou méně přesné než servomotory) a ovládací prvky a rozhraní HMI jsou méně sofistikované než u strojů CNC. Na dražším konci spektra se 3D tisk rozšiřuje do rozměrů velkých konstrukčních dílů letadel. Výrobci technologií CNC, kteří mají zkušenosti s vyspělou automatizací, mají příležitosti pro rozšiřování na rostoucím trhu aditivní výroby, jenž má potenciál stát se větším než trh CNC, když nakonec může dospět k tisku propracovaných vícemateriálových sestav. Další příležitosti pro vyspělou automatizaci spočívají ve schopnosti zvyšovat rychlost a přesnost tisku, aby se odstranila nutnost dokončovacích úprav nebo sekundárního zpracování u některých materiálů pokročilé materiálové vědy pro jemnější povrchovou úpravu na jednom stroji [4]. N e j b ě ž n ě j i p o u ž í va n é t e c h n o l o g i e a d i t i v n í v ý r o by Následující kapitola shrnuje nejběžněji používané technologie aditivní výroby, které je možno rozdělit do tří skupin: – technologie na bázi polymerizace působením světla; – technologie na bázi tuhnutí nataveného materiálu; – technologie na bázi spékání práškového materiálu. Každá z těchto technologií má své výhody a nevýhody, první dvě zmíněné skupiny v mnoha případech vyžadují přidání nadbytečného materiálu ve formě opor tak, aby se vytvářený díl prostorově nedeformoval. Technologie postavené na spékání prášku mají tu výhodu, že přidání dodatečného materiálu (opory) není potřeba, neboť nespečený prášek vytváří přirozenou oporu pro další přidávané vrstv y v ýrobku. Nev ýhodou je nutnost odstranit nespečený prášek z vnitřních prostor výrobku, což vyžaduje přizpůsobení konstrukce příslušného dílu. Všechny díly vyrobené některou z aditivních technologií RP lze následně obrábět, brousit, lepit, leštit, barvit atd. Rozměry pracovních komor zařízení RP jsou v řádu stovek milimetrů a pro výrobu větších dílů nebo celků se tyto skládají z menších částí odpovídajících velikosti komory příslušného zařízení [5].

A d i t i v n í v ý r o b a a a u to m a t i z a c e v e s l é v á r e n s t v í I . Š p i č k a – T. Ty k v a

Tuhnutí nataveného materiálu Fused Deposition Modeling – FDM Technologie FDM je založena na natavování termoplastického materiálu – ABS, PC, PC/ABS, PPSU, PA, ASA, ULTEM, TPE, termoplastické vosky – navinutého ve formě drátu na cívce, ze které je dávkován do vyhřívané trysky a nanášen ve vrstvách o tloušťce 0,178; 0,254 nebo 0,330 mm na podložku. Tisková hlava se pohybuje v rovině x, y, dokud nedokončí jednu vrstvu. Následně se tisková hlava posune v ose z směrem nahoru o příslušnou tloušťku vrstvy a ukládá další vrstvu materiálu. Laminated Object Manufacturing – LOM Modely vyrobené touto technologií jsou tvořeny laminovanými vrstvami fólií. Jednotlivé fólie o tloušťce 0,01 až 0,20 mm, například z papíru, PA, PBT, keramiky, kovu, kompozitů, jsou opatřeny přilnavým nátěrem a jsou přilepeny k předešlé vrstvě nebo tepelně spojeny. Po výrobě příslušného počtu vrstev je laserem nebo nožem vyřezána kontura dílu. Freeformer – Arburg Aditivní způsob výroby plastových dílů na základě 3D dat návrhu CAD, ze standardních vstřikovacích granulátů, bez použití forem. V technologickém zařízení Freeformer, oproti jiným zařízením RP, je tisková hlava stacionární a pohybuje se nosič součásti poháněný lineárními motory, a tím umožňuje výrobu součástí s volným tvarováním. Malý šnekový extruder připravuje polymerní taveninu, kterou piezoelektricky řízené jehlové (kmitající) dávkovací zařízení dávkuje ve formě kuliček ve vrstvách na vznikající díl. Spečení práškového materiálu Selective Laser Sintering – SLS Principem metody, bez ohledu na zpracovávaný materiál, je nanesení prášku o velikosti částic od 20 do 100 μm na základovou desku. Nanesený prášek se CO2 laserem nataví – speče, a to pouze v požadovaném místě. Okolní materiál zůstává nespečený a slouží jako podpora pro převislé části spečeného dílu. Po spečení jedné vrstvy se základová deska posune o tloušťku vrstvy dolů, nanese se další vrstva prášku a proces spékání se opakuje až do dokončení dílu. Nejproduktivnější z těchto technologických postupů je technologie 3DP. Technologie PolyJet díky nanášení vrstev o malé tloušťce (16 μm) umožňuje vytvářet hladké – imitace lesku – a tenké stěny. Metoda DLMS pracuje s kovovými prášky typu ocel, nerezová ocel, martenzitická ocel, kobalt chrom, titan, slitiny bronzu a niklu, tloušťka 20 až 40 μm, tloušťka stěn dílu od 0,4 mm. Sintrování probíhá v atmosféře inertního plynu. Variantou metody DLMS je technika 3D Laser Cladding, u níž se kovový prášek kontinuálně přidává do stopy dopadu laserového paprsku. Takto vyrobené díly mají hustotu a mechanické vlastnosti srovnatelné s díly vyrobenými klasickými technologiemi.

Po r ov n á n í n á k l a d ů n a ko nve n č n í a aditivní výrobu Jak je patrné z obr. 1, má zvolená výrobní technologie (tzn. buď konvenční, nebo aditivní) přímý vliv na jednicové náklady. Zatímco u konvenční výroby s každým dalším vyrobeným kusem náklady na kus klesají (specificky v oblasti slévárenství se postupně do každého kusu rozpouští například náklady na výrobu formy, její testování apod.), u využití aditivní výroby jsou náklady na kus v zásadě konstantní, resp. nejsou závislé na objemu produkce konkrétního výrobku (zde konkrétně odlitku). Místo, kde se nákladová křivka aditivní a konvenční výroby protnou, označuje bod, kde jsou jednicové náklady stejné pro obě technologie – můžeme tedy hovořit o pomyslném bodu zvratu (někdy také BEP – z anglického BreakEven Point), jak je znázorněno na obr. 1. Pokud by se do tohoto obecného grafu vynesly skutečné nákladové křivky vztažené k objemu produkce, bylo by situaci v bodě zvratu možno charakterizovat takto: – osa x (objem výroby): spuštěním kolmice z bodu zvratu na osu x lze odečíst objem výroby, při němž dochází k vyrovnání jednicových nákladů na konvenční a aditivní výrobu. Byl-li by plán výroby právě na této úrovni, bylo by lhostejné, zda by podnik zvolil konvenční, nebo aditivní výrobu. Pokud by byl plán výroby nižší než toto číslo, vyplatilo by se využití aditivní výroby, a naopak, pokud by byl plán výroby vyšší, vycházela by ze srovnání výhodněji konvenční výroba; – osa y (náklady na vyrobený kus): bod na ose y, který vznikl protažením kolmice osy na bod zvratu, zachycuje jednicové náklady – konkrétně v tomto bodě se jednicové náklady při využití konvenční a aditivní výroby rovnají. Po r ov n á n í n á k l a d ů a ko m p l e x n o s t i d o d áv k y p ř i v y u ž i t í a d i t i v n í a ko nve n č n í v ý r o by U požadavku na složitou a komplexní dodávku (zejména malosériovou, prototypovou či kusovou výrobu) jsou náklady na konvenční výrobu vysoké (příprava forem, jader, lidská práce apod.). U aditivní výroby díky absenci části předvýrobní přípravy je finanční náročnost až na časové nároky a materiálové náklady konstantní. Výhodou aditivní výroby je možnost optimalizace výrobku z hlediska spotřeby materiálu (optimální síla stěny, voštinová struktura apod.). To vede ke snižování přímých materiálových nákladů na výrobu při současné možnosti zvyšování komplexnosti dodávek.

Bod zvratu

Obr. 1. Porovnání jednotkových nákladů u aditivní a konvenční výroby v závislosti na objemu produkce Fig. 1. Comparing of unit costs for additive and conventional production according to the volume of production

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ADITIVNÍ V ÝROBA

Technologie na bázi polymerizace působením světla Stereolitografie – SLA Stavba modelu je založena na postupném vytvrzování kapalného fotopolymeru – po dokončení vytvrzování jedné 2D vrstvy definované ve formátu STL ve 3D modelu se zhotovovaný díl posune o vrstvu a vytvrzuje se další vrstva. Tloušťka vrstev se dá zvolit v rozmezí 0,05 až 0,15 mm. Po ukončení tisku se může opracovat a upravit jeho povrch v UV komoře, kde se součásti dodá požadovaná kvalita povrchu, barva apod.

ADITIVNÍ V ÝROBA

I . Š p i č k a – T. Ty k v a A d i t i v n í v ý r o b a a a u to m a t i z a c e v e s l é v á r e n s t v í

Díky redukci předvýrobních etap se značně zkracuje čas mezi konstrukčním návrhem a finálním výrobkem. Vlastnosti zařízení pro aditivní výrobu umožňují přímé napojení konstrukčního softwaru, který umožňuje přímé 3D modelování. To vede k přímému propojení konstrukční, ověřovací a výrobní fáze. Námitkou by mohlo být to, že podobné výhody má i využití CNC strojů při třískovém obrábění, ale porovnání těchto dvou technologií vede k závěru, že při CNC obrábění vždy bude docházet ke vzniku odpadu, který je započítáván do nákladových položek a musí být recyklován, zatímco u aditivní technologie je spotřebovaný materiál téměř zcela využit ve finálním výrobku. Na obr. 2 je znázorněno pole, ve kterém je možné zvyšovat komplexnost dodávek, případně diverzifikovat produkt na základě specifických požadavků odběratelů, a to aniž by byly výraznějším způsobem navyšovány jednotkové náklady výroby. Toto však platí jen pro aditivní výrobu, neboť u výroby konvenční se při požadavku na vyšší komplexnost dodávky či diverzifikaci produktu na základě požadavků odběratele téměř vždy zvyšují výrobní náklady, případně je diverzifikace zcela nemožná (obr. 2).

Jak bylo uvedeno, důležitost aplikace nástrojů aditivní výroby si uvědomuje i Česká republika, přinejmenším v dokumentu Národní RIS3 strategie v Operačním programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost 2014–2020, kde se doslova uvádí, že v problematice nových a progresivních technologií je třeba provádět výzkum a vývoj zdokonalených a nových technologických postupů, principů a procesních parametrů pro všechny základní strojírenské výrobní technologie. Na tento trend reaguje například i Česká slévárenská společnost podporou vzniku nové (či staronové) odborné komise. Jedná se konkrétně o Komisi pro informatiku a automatizaci, která by měla v prvním pololetí roku 2017 začít vyvíjet aktivity, které právě i s problematikou aditivní výroby úzce souvisejí. Její hlavní náplní je průběžná reakce na rozvoj informačních technologií v oblasti řízení ve světě. To přináší právě zvýšené nároky na konkurenceschopnost českého slévárenství. Světové slévárenství uplatňováním moderních informačních a řídicích systémů bude dosahovat významných úspor v oblasti pracovních sil a dále optimalizací a plánováním výroby sníží přímé výrobní náklady. Aby české slévárenství udrželo konkurenční potenciál, bude nuceno výrazněji využívat možnosti, které moderní informační a řídicí systémy v praxi poskytují. Právě aplikace aditivní výroby je podmíněno efektivním využíváním těchto technologií. L i t e ra t u ra

Obr. 2. Náklady při změně požadavku na komplexnost dodávky, případně při požadavku na diverzifikaci produktu Fig. 2. Costs involved in changing the requirement for complexity of the delivery or in case of a request for the product diversification

Z ávě r Mimo vymezení nástrojů a možností aditivní výroby je také akcentována nutnost jejího zahrnutí do podnikových plánů, a to nejen v oblasti slévárenství. Je nutné počítat s trendy v oblasti slévárenství, se stále častějším požadavkem odběratelů na vysokou míru komplexnosti dodávek, specifické požadavky na úrovni kusové, resp. projektové výroby, a zároveň s tlakem na kvalitu a cenu, která by spíše odpovídala velkosériové či hromadné výrobě. Tento zdánlivě až rozpor může pomoci překonat právě aplikace nástrojů aditivní výroby a v některých oblastech, kam spadá například i slévárenství, se aplikace uvedeného stane nutností.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

[1] Když inteligentní výroba a aditivní technologie začnou „žít“ spolu… Technický týdeník [online]. [vid. 2017-02-28]. Dostupné z: http://www.technickytydenik.cz/rubriky/ archiv- technik/kdyz-inteligentni-vyroba-a-aditivni-technologie-zacnou-zit-spolu_33678.html. [2] Slovník pojmů pro 3D tisk kovů. LASCAM systems [online]. [vid. 2017-03-01]. Dostupné z: http://www.lascam. cz/produkty/3d-tisk-sintering/slovnik-pojmu-pro-3d-tisk-kovu/. [3] Aditivní výroba dobývá průmysl. Technika a trh [online]. [vid. 2017-02-28]. Dostupné z: https://www.technikaatrh. cz/obrabeni/aditivni-vyroba-dobyva-prumysl. [4] Aditivní výroba a 3D tisk vyžadují přesnost na úrovni CNC. 17/02/2014. Control Engineering Česko [online]. [vid. 2017-02-28]. Dostupné z: http://www.controlengcesko. com/hlavni-menu/artykuly/artykul/article/aditivni-vyrobaa-3d-tisk-vyzaduji-presnost-na-urovni-cnc/. [5] PLASTICPORTAL.EU. Studie proveditelnosti a výroba výstřiků z termoplastů, 2. část. www.plasticportal.eu [online]. [vid. 2017-03-01]. Dostupné z: http://www. plasticportal.eu/cs/studie-proveditelnosti-a-vyroba-vystriku-z-termoplastu- 2-cast/c/4058. Recenzenti | Peer-reviewers: Ing. Jan Šlajs prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.

3 D t i s k v e s l é v á r e n s t v í v Če s ké a S l o v e n s ké r e p u b l i c e R . Z a j í č e k

3D printing in foundry industry in the Czech and Slovak republics Received: 06.02.2017 Received in revised form: 07.03.2017 Accepted: 08.03.2017 621.74 : 338.45 foundry production—printing techniques

The tex t provides an over view of the use of 3D printing in the foundr y industr y. The introduc tion describes the basic division of additive technologies and briefly explains their principle. The main par t of the tex t describes the application of 3D printed pat terns in foundries casting in sand moulds and in precision casting foundries (investment casting). The use in prac tice is documented on specific projec t s.

Ú vo d V současné době na trhu existuje nespočetné množství systémů založených na principu aditivní výroby. Do užívání se vžil pojem 3D tiskárny. Základní členění z pohledu principu tisku a výsledných vlastností modelů ukazuje obr. 1. SLS – Selective Laser Sintering (LS) – technologie založená na principu spékání práškového materiálu laserovým paprskem, levný stavební materiál, velké pořizovací náklady stroje, používají se různé typy prášků, např. plastový, keramický nebo kovový. Laser Melting (LM) – obdobná technologie jako SLS, jen dochází k roztavení práškového materiálu. SLA – Stereolitografie (SL) – nejstarší technologie vyvinutá v roce 1986, principem je vytvrzování tekutého fotopolymerového kompozitu bodovým laserovým UV paprskem, univerzální technologie. Binder Jetting (BJ) – práškový materiál je nanášen po tenkých vrstvách a je spojován pojivem, které je dávkováno z tiskových hlav (podobných inkoustové tiskárně), horší kvalita povrchu modelu, vhodná následná povrchová úprava. Fused Deposition Modeling (FDM) – nejrozšířenější technologie 3D tisku, fungující na principu nanášení tenké vrstvy roztaveného termoplastu, možnost tisku z různých materiálů, vícebarevný tisk. PolyJet (PJ) – (PolyJET Matrix) – fotopolymer je vytlačován tiskovými hlavami a následně je vytvrzován UV zářením, tloušťka vrstvy 0,016 mm, velmi kvalitní povrch modelu, omezená životnost modelovacího materiálu, multimateriálový a plnobarevný tisk. Material Jetting (MJ) – (Multi Jet Modeling) – vosk nebo jiný termoplastický materiál je vytlačován tiskovou hlavou jako u FDM. Pro výrobu 3D modelů se používá stavební a podpůrný materiál s různou teplotou tavení. Odstranění podpůrného materiálu dosáhneme nahřátím modelu. EBM – Electron beam melting (BM) – velmi drahá, a proto méně rozšířená technologie vynikající svojí vysokou přesností tisku a dobrými technickými vlastnostmi modelů. Používá usměrněný tok elektronů směřovaný do tiskového materiálu, nejčastěji titanového prachu, nacházejícím se ve vakuu [2], [3], [4].

Ing. Roman Zajíček

Obr. 1. Přehled nejpoužívanějších technologií 3D tisku [1] Fig. 1. Overview of the most frequently used 3D printing technologies [1]

M C A E Sy s t e m s , s . r. o . ( L t d .), Ku ř i m mcae@mcae.cz

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ADITIVNÍ V ÝROBA

3D tisk ve slévárenství v České a Slovenské republice

ADITIVNÍ V ÝROBA

R . Z a j í č e k 3 D t i s k v e s l é v á r e n s t v í v Če s ké a S l o v e n s ké r e p u b l i c e

3D tiskárny dnes nacházejí uplatnění snad ve všech odvětvích průmyslu a slévárenství není výjimkou. Naopak, tvarová složitost a strukturální charakter odlitků nahrávají aditivním technologiím. Jednou z výhod je nízká citlivost na tvarovou složitost dílu ve vztahu k jeho vyrobitelnosti. Tělesa o stejném opsaném objemu budou mít obdobné výrobní náklady bez ohledu na jejich složitost. Aditivní technologie nejen urychluje a zlevňuje prototypování, ale umožňuje vyrobit i dříve nevyrobitelné. Příkladem je hliníkový závěs kola na obr. 2, který byl optimalizován pomocí únavové analýzy tak, že při zachování jeho hmotnosti se tuhost zvýšila 3–5×. Plastový model se složitou strukturou byl vytištěn na 3D tiskárně voxeljet, která díky své produktivitě umožňuje i sériovou výrobu. Plastový model byl následně použit pro výrobu keramické formy a přesného odlitku. V současnosti se aditivní technologie velmi využívají u lití do písku, a to v podobě přímého tisku forem nebo tisku modelového zařízení z pevného plastu. Dále je hojně využíván tisk modelů nahrazujících voskové modely pro lití na vytavitelný model. Tradiční uplatnění aditivních technologií je při prototypování nových dílů, před zahájením sériové výroby nebo při rekonstrukci starých součástek. To je dáno zejména cenou. V současné době se vzhledem ke zvýšené dostupnosti aditivních technologií a kontinuálního snižování cen dá 3D tisk využít i pro zajištění malosériové výroby. V České republice i v zahraničí existuje několik servisních kanceláří s velkou výrobní kapacitou, které v krátkých dodacích lhůtách dokáží odborně poradit a zajistit prakticky jakoukoliv velikost poptávky. Pí s kové f o r my Tisk modelového zařízení Metoda, která se jako první nabízí, je využití 3D tiskáren v modelárnách. Zde se hlavně uplatňuje technologie Fused Deposition Modeling (FDM) díky její dostupnosti, dobrým mechanickým vlastnostem modelů a jejich časové stálosti. Další rozšířenou technologií je PolyJet (PJ), kdy modely dosahují výborných povrchových vlastností a lze je často použít bez nutnosti povrchových úprav po tisku. Mezi hlavní výhody oproti tradiční výrobě dřevěných modelů patří rychlost, minimální nároky na zkušenosti obsluhy a jednoduchá výroba tvarově složitých dílů. Jako možné omezení může být pořizovací cena zařízení, případně velikost modelů. Z časového hlediska je však využití tisku nedocenitelné. 3D tiskem může být ve slévárnách řešena i výroba jednodušších součástek, jako jsou modely vtokových soustav nebo různé přípravky. Pro tento účel se dá s výhodou nízké ceny využít levných poloprofesionálních/hobby tiskáren, kterými je v současnosti trh zaplaven. Pořizovací ceny takových tiskáren mohou začínat již na 20 000 Kč. Použití 3D tištěných modelů v praxi ve slévárně Motor Jikov ukazuje obr. 3. Na tiskárně Objet30 od firmy Stratasys byla technologií PolyJet (PJ) vytištěna sada dvou modelových zařízení (modely 3 a 4). Modely byly reprodukovány metodou odlévání do pryskyřice (modely 1 a 2) a dále přímo umístěny na modelovou desku, čímž bylo dosaženo několikatýdenní úspory času. Tento postup je tedy výhodný u projektů, které jsou časově limitované, případně při náhlém zjištění problému se stávajícím modelovým zařízením. Přímý tisk z písku Další možností je přímé vytištění pískové formy, do které je možné odlévat. Tisk probíhá na principu technologie Binder

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Jetting (BJ). V současné době jsou na trhu dva hlavní dodavatelé těchto zařízení – voxeljet a ExOne. Největší zařízení s touto technologií od firmy voxeljet tiskne díly až o velikosti 4 m. Servisní středisko firmy voxeljet je pro Českou republiku příhodně umístěno v Augsburgu. Výhodou tisku pískových forem a jader je nejen rychlost, ale i zjednodušení celé technické přípravy výroby. Není nutné řešit úkosy, je možné tvořit velmi komplikované formy. U složitých dílů lze výrazně snížit počet jader nebo jádra přímo začlenit do formy. Tím je docíleno zvýšení přesnosti. Formy jsou nejčastěji tištěny z křemenného písku, kdy pojivem je buď furanová, nebo fenolová pryskyřice. Jedná se o energeticky šetrný studený proces. Pro výrazněji namáhané formy je možností využít tisk z Kerphalitu. Zajímavým projektem je výroba prototypového dílu segmentu fontány, která bude umístěna na nádvoří Pražského hradu (obr. 4). Ve spolupráci firem MCAE Systems, Slévárna Kuřim a voxeljet byla navržena technologie, pomocí které byl odlit prototypový segment. Forma byla z důvodů velikosti segmentu (1500 × 450 × 80 mm) navržena jako trojdílná bez vtokové soustavy, pouze se zářezy a otvory pro výfuky. Tak bylo docíleno snížení nákladů na dopravu a výrobu formy. Ve Slévárně Kuřim pak byla vtoková soustava doformována tradičním způsobem (obr. 5). Forma a odlitý finální segment jsou zachyceny na obr. 6. Ke ra m i c ké f o r my v y r o b e n é m e t o d o u n a z t ra c e ný m o d e l Časově nejnáročnější fází při výrobě keramických forem je výroba master modelu, jelikož je nutné navrhnout a obrobit kovovou vstřikovací formu pro vosk. Celkem úspěšně se v současnosti slévárnám daří nahrazovat tradiční voskové modely modely ze speciálních plastů. V dnešní době jsou nejpoužívanější master modely využívající technologii od firmy voxeljet tištěné z prášku PMMA (všeobecně známý jako plexisklo) a následně z důvodu kvality povrchu potažené voskem (obr. 7). Druhou možností je využití modelů z tiskáren pracujících na principu FDM, kde se využívá především ABS plast. Použití modelů z PMMA Průkopníkem ve vývoji a použití 3D tištěných modelů ve slévárnách přesného lití je firma voxeljet. Ta využila znalosti a zařízení, původně vyvinuté pro tisk pískových forem, na tisk modelů z plastu. Proces výroby modelů je postaven na principu Binder Jetting (BJ). Materiál i pojivo jsou již od počátku voleny tak, aby bylo docíleno vlastností co nejvíce podobných tradičním voskovým modelům. Díky tomu lze s modely zacházet obdobně jako s modely voskovými. Hlavním rozdílem je odstranění master modelu ze skořepiny. Je důležité si uvědomit, že i přes všechny podobnosti s tradičními modely se stále jedná o plast a nedochází tedy k úplnému zkapalnění, jak je tomu u vosků. Klíčovým procesem v jejich kompletním odstranění je tedy spalování. Princip vypálení/vytavení PMMA modelů Formy s modely z PMMA lze jako u tradiční metody vložit do autoklávu. Zde dochází k vytavení veškerého vosku vtokové soustavy i k odtavení velké části modelů. Velkou výhodou je, že modely vykazují záporný koeficient tepelné roztažnosti, čímž je riziko prasknutí formy v důsledku pnutí sníženo na minimum. U jednodušších dílů je pak možné poslat formy rovnou na žíhání před litím, kde dochází k vypálení zbytků modelu a je možné odlévat. Pro vypálení se doporučuje obo-

3 D t i s k v e s l é v á r e n s t v í v Če s ké a S l o v e n s ké r e p u b l i c e R . Z a j í č e k

Obr. 3. Modelová deska s pryskyřičnými odlitky (1, 2) a s 3D tištěnými modely (3, 4) – Motor Jikov Slévárna, a. s. Fig. 3. A pattern plate with resin castings (1, 2) and the 3D printed patterns (3, 4)—the joint-stock company of Motor Jikov Slévárna, a. s.

Obr. 8. 3D tištěný model unašeče (materiál PMMA potažený voskem) a výsledný ocelový odlitek Fig. 8. A printed pattern of a body (the PMMA material coated with wax) and the resulting steel casting Obr. 6. Trojdílná forma a výsledný litinový segment fontány Fig. 6. A triplet mould and the resulting cast iron segment of the fountain

Obr. 9. Příklad vnitřní struktury u modelů. Struktura napravo je nejvhodnější pro modely určené k vypálení Fig. 9. An example of the internal structure of the patterns. The structure on the right is the most suitable for patterns destined to be burned Obr. 4. Vizualizace litinové fontány na Pražském hradě Fig. 4. Visualization of the cast-iron fountain at the Prague Castle

Obr. 5. Kombinace tradičního formování s 3D tištěnými díly Fig. 5. Combination of the traditional moulding with 3D printed parts

Obr. 10. Zleva: 3D tištěný model, vysokorychlostní sušení skořepin, vypalovací pec pro modely ABS, surový odlitek Fig. 10. From the left: a 3D printed pattern, high speed drying of shell moulds, ABS, a raw casting

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ADITIVNÍ V ÝROBA

Obr. 7. Modely z PMMA penetrované voskem, určené k obalení do keramiky Fig. 7. PMMA patterns penetrated by wax designed to be coated with ceramics

Obr. 2. Vypalitelné modely zavěšení kola pro výrobu keramické formy metodou přesného lití Fig. 2. Investment patterns of the wheel carrier for the production of a ceramic mould by the investment casting method

ADITIVNÍ V ÝROBA

R . Z a j í č e k 3 D t i s k v e s l é v á r e n s t v í v Če s ké a S l o v e n s ké r e p u b l i c e

hacovat pecní atmosféru kyslíkem, aby bylo zajištěno dokonalé spalování a snížil se tak podíl zbytkového popela, který může zůstat v keramické skořepině. Z těchto důvodů je někdy nutné u složitějších dílů přistoupit k dvojímu žíhání. Po prvním žíhání se forma nechá ochladit na vzduchu a přistoupí se k jejímu vyfoukání, případně vypláchnutí vodou. Další možností je si na formě připravit výfukové otvory, které utvoří ve formě tah, do dutiny se dostává více kyslíku, který podporuje hoření a je tak zajištěn lepší odvod spalin. Tím je docíleno dokonalého spálení celého modelu. Otvory je před litím nutné zalepit. Prakticky všechny slévárny přesného lití na vytavitelný model již přišly do styku s modely z PMMA. Příkladem může být slévárna přesného lití Medeko z Považské Bystrice. Zde bylo potřeba rychle dodat první díly unašeče (obr. 8). Prototypové modely byly vytištěny v servisním středisku a dodány do týdne do slévárny. Zde následoval běžný proces výroby – nalepení na stromeček a vypálení před litím (nebylo nutné využít autokláv). Výsledné odlitky pak splňovaly všechny standardy, kterých je běžně dosahováno u odlitků vyrobených přesným litím. Díky rychlosti dodání byl zákazník schopen součástky začlenit do soustavy a soustředit se na vývoj a odzkoušení složitějších dílů. Slévárně pak prototypy pomohly při zisku zakázky, protože byl urychlen vývoj a návrh sériové formy a následně nebyly nutné žádné zásahy do formy. Vše tedy proběhlo ve smyslu hesla „napoprvé a dobře“. Použití modelů ABS Výroba modelů probíhá na bázi nejrozšířenější technologie 3D tisku – Fused Deposition Modeling (FDM). Jako materiál se nejčastěji používá ABS plast, který je primárně určen pro tisk pevných a trvanlivých funkčních modelů. Ukázalo se také, že materiál je dobře spalitelný, s nízkým obsahem zbytkového popela. Další výhodou je možnost tisku vnitřních podpůrných struktur (obr. 9). Lze tedy vyrábět modely s velmi nízkou hustotou materiálu. Toto řešení částečně vyvažuje problémy s tepelnou roztažností plastu. Problémy mohou nastat u velmi tenkých stěn, kde není prostor na vytvoření vnitřní struktury a díl se skládá pouze z plných kontur. Zde dochází k nahromadění materiálu a ke vzniku místa, kde může hrozit praskání keramické formy (obalu). Řešením pak může být zvýšení počtu obalů keramické formy. Manipulace s ABS modely V procesu výroby přesných odlitků není podstatný rozdíl mezi použitím voskových nebo plastových modelů. Hlavní rozdíl nastává při odstraňování modelů, kde se vzhledem k jejich roztažnosti nedoporučuje do procesu zařazovat autokláv. Doporučený postup je umístění plné formy přímo do rozehřáté žíhací pece, přičemž je snaha jít na co nejvyšší teplotu, aby docházelo k dokonalému spalování a minimálnímu vývoji popela. Při využívání 3D tištěných modelů technologií FDM pro prototypování je v České republice velkým průkopníkem firma Alucast. Tab. I a obr. 10 ukazují technologický tok od 3D tištěného modelu až po odlitek. Zde je důležité se zmínit nejen o 3D tiskárně, která urychluje výrobu modelů, ale i o rychlo-

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Tab. I. Technologický tok pro rapid prototyping ve slévárně Alucast Tab. I. Technological flow for rapid prototyping in the Alucast foundry Čas [h]

popis operace

10–20

výroba modelu z materiálu ABS na 3D tiskárně

2–6

výroba keramické licí formy ve speciální rychlosušicí komoře

2–4

odstranění – vypálení modelu ABS z keramické formy v peci

5–8

konečné odlití s apretací, dle složitosti odlitku

sušicí komoře na keramické formy, která z několikadenního sušení rozpustných keramických forem na bázi vody dělá záležitost hodinovou. Doba sušení jednoho obalu je 20–30 min (dle složitosti modelu – odlitku). Zákazníkovi je tak možné nabídnout odlitek do 24–48 h. Z ávě r 3D tisk nachází uplatnění snad ve všech odvětvích průmyslu, kdy slévárenství není výjimkou. Pro nejrozšířenější výrobu pískových forem je možno využít technologií přímého tisku pískových forem (voxeljet, ExOne) nebo tisku modelového zařízení z plastu (Stratasys). Pro výrobu prototypových dílů ve slévárnách přesného lití lze využít plastových modelů (Stratasys, voxeljet), které nahrazují tradiční voskové modely. 3D tištěné díly vykazují obdobné vlastnosti a nevyžadují žádné speciální zacházení oproti tradičním nástrojům, modelům nebo formám. Výhody 3D tisku, jako je rychlost, flexibilita a v případě kusové výroby nepopiratelně i cena, jsou nedocenitelné. V současné době je na trhu mnoho dodavatelů aditivních technologií nebo servisních kanceláří, které dokáží dodat požadovaný díl během několika dnů. České a slovenské slévárny by tak neměly zaspat, a jak ukazují příklady v tomto příspěvku, mnohé z těchto technologií úspěšně využívají ve svých projektech. Poděkování: Článek vznikl s přispěním firem Alucast, s. r. o., Slévárna Kuřim, a. s., MEDEKO CAST, s. r. o., a MOTOR JIKOV Slévárna, a. s. L i t e ra t u ra [1] Additively, Overview over 3D printing technologies [online]. [cit. 2016-12-22]. Dostupné z: https://www.additively.com/en/learn-about/fused-deposition-modeling. [2] Additively: 3D printing platform for professionals [online]. Zürich, Switzerland [cit. 2016-12-15]. Dostupné z: https:// www.additively.com/. [3] PK model [online]. Praha [cit. 2016-12-15]. Dostupné z: http://www.pkmodel.cz/3dtisk.html. [4] 3D wiser: Svět 3D tisku [online]. Praha [cit. 2016-12-15]. Dostupné z: http://www.3dwiser.com/o-3d-tisku/. Recenzenti | Peer-reviewers: Ing. Jan Šlajs Ing. Barbora Bryksí Stunová, Ph.D.

3 D t i s k á r ny v p r a x i – v y u ž i t í m o d e r n í t e c h n o l o g i e v e s l é v á r e n s t v í

3D printers in practice – the use of modern technology in the foundry industry Received: 21.02.2017 Received in revised form: 01.03.2017 Accepted: 02.03.2017 621.74 : 338.45 foundry production—printing techniques

3D printing is a unique technology that uses 3D printing, which handles without hesitation to meet the growing demand for shape complicated castings in minimum time, both with the classical method for gravit y casting of metal into sand moulds and with the use of investment pat terns for precision casting of metals. In both cases, the entire pat tern is created by layering of contiguous layers of the material, in the given layer the pat tern is always saturated with a binder until the entire projec t is completed. Each of these layers can be considered as a thin horizontal sec tion through the objec t that is just being formed.

Hana Jiránková 3 D t i s k á r n a , Tu r n o v 3dtiskarna.jirankova@gmail.com

Ú vo d 3D tisk je unikátní technologie využívající prostorový tisk, který bez váhání zvládá uspokojit stále rostoucí poptávku tvarově komplikovaných odlitků v minimálním čase k realizaci. Ať klasickou metodou pro gravitační lití kovu do pískových forem, nebo jako použití vytavitelných modelů pro přesné lití kovů. V obou případech je celý model vytvořen vrstvením souvislých vrstev materiálu; v dané vrstvě je vždy model prosycen pojivem, dokud není celý projekt dokončen. Každá z těchto vrstev může být považována za tenký horizontální řez objektem, který je právě tvořen. Po d s t a t a 3 D t i s k u 3D tisk neboli aditivní výroba je proces tvorby třídimenzionálních pevných objektů z digitálního souboru. 3D tisk písku pomáhá velmi zásadně zkrátit proces výroby odlitků, ke kterým neexistuje modelové zařízení, nebo se jedná o určitou modifikaci, kterou zákazník potřebuje nejdříve jako prototyp. Jde o výrobu forem a jader bez nutnosti složité a finančně nákladné přípravy modelů, modelových zařízení a forem pro formování do písku. Například i jen 3D tisk jader budoucích odlitků s předpokládanou modifikací je finančně jednodušší a rychlejší řešit 3D tiskem z písku. 3 D t i s k p í s kov ýc h f o r e m Písková forma je vytištěna speciální 3D tiskárnou z CAD modelů, které si zákazník sám dodá a nebo je lze vytvořit z podkladů ve firmě. CAD formát dodávaných modelů je ideální dodat jako objemové modely ve formátu STEP. Před započetím samotného tisku je potřeba formy pro 3D tisk náležitě připravit. Prvním krokem je kontrola CAD modelů, zda jsou objemově uzamčené a lze s nimi dále pracovat k přípravě prostorové formy, do které je zapracována vtoková soustava dle typu odlévaného kovu, dále odplynění formy a velmi důležitá část – dělicí rovina. K dělicí rovině je nutno poznamenat, že je zde možno velmi pohodlně pracovat i s velmi obecně definovanou dělicí rovinou a také s nevyformovatelnými úhly. Pro 3D tisk lze tedy použít i nesériové řešení přípravy formy, kde odpadá nutnost úkosů, „šíbrování“ podkosů a dělicích rovin potřebných u klasického formování pro vyjmutí modelového zařízení (obr. 1). Technologie 3D tisku je zcela bezkonkurenčně rychlou alternativou k tradičním slévárenským výrobním procesům. V porovnání s klasickou přípravou modelového zařízení a následným ručním či strojním formováním umožňuje výrobu prototypových odlitků i v extrémně krátkém časovém horizontu. Po odlití prvního kusu odlitku a jeho kontrole je možné okamžité schválení, nebo naopak rychlá úprava v CAD datech a vytištění další formy. Tím je zajištěna značná časová a finanční úspora na úpravy modelů a modelového zařízení. S finálním vyzkoušeným produktem lze dále pokračovat již přímou výrobou modelového zařízení. Zde je nutné podotknout, že 3D tisk zatím není levnější variantou pro sériovou výrobu pískových forem. 3D tisk umožňuje vyrobit i velmi složité pískové formy (obr. 2) od zadání CAD dat až po konečné dodání formy do slévárny řádově do několika dní od zaslání objednávky.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ADITIVNÍ V ÝROBA

3D tiskárny v praxi – využití moderní technologie ve slévárenství

H . J i r á n ko v á

ADITIVNÍ V ÝROBA

H . J i r á n ko v á 3 D t i s k á r ny v p r a x i – v y u ž i t í m o d e r n í t e c h n o l o g i e v e s l é v á r e n s t v í

Možnosti v yužití technologie 3D tisku

Z k u š e n o s t i s 3 D t i s ke m a j e h o ú s ka l í

Tato technologie se využívá nejen v oblasti průmyslu, ale také např. při výrobě šperků, spotřebního zboží a v neposlední řadě také ve zdravotnictví, kde lze již dnes vytvořit plnohodnotné náhrady například kostních implantátů, pro které společnost 3Dtiskárna připravuje i vytavitelné modely. Své uplatnění najde 3D tisk písku i v uměleckém oboru, kdy je možné vytisknout naprosto přesné repliky historických soch, které se následně napustí epoxidovou pryskyřicí, povrch se zpevní a vznikne hmota podobná umělému kameni. Všude tam, kde čas a jednoznačně finanční úspora hrají nezaměnitelnou roli, má 3D tisk svou nespornou výhodu. Čím menší je množství poptávaných výrobků, tím větší cenovou výhodu lze u této technologie získat. Obzvláště úspornou volbou je 3D tisk v případě dílů se složitými tvary, a to i v případě sérií obnášejících řádově stovky dílů. Lze rovněž připravovat formy k odlévání vícenásobných dávek výrobků. Jde vždy o poměr objemu k velikosti odlitku. U velmi složitých forem nebo forem s jádry je dobré formu rozdělit na několik dílů. Jednotlivé díly – části formy – lze rovnou při CAD modelování označit (popsat), aby při skládání nedošlo k záměně.

U společnosti 3Dtiskárna jsou poptávány různě tvarově i velikostně komplikované formy pro odlévání kovu. Mezi jedny z největších by se dosud dal zařadit tisk forem i s jádry pro kostry elektromotoru s konečnou hmotností odlitku 550 kg z litiny s lupínkovým grafitem. Tato forma i s vtokovou soustavou a jádrem byla vytištěna z několika dílů. Její dodání – od obdržení CAD dat až po předání do slévárny – trvalo přibližně jeden týden. Mezi největší úskalí této technologie jednoznačně patří vliv okolního prostředí na kvalitu tisku. Pro stroj je ideální stálá teplota a vlhkost v hale, kde tisk probíhá. Pokud například klesne teplota nebo vlhkost v daném prostoru, nemusí být reakce pojiv 100%. Podstatné je skladovat formy po 3D tisku v prostorách bez vyšší vzdušné vlhkosti; při nevhodném uskladnění by formy mohly ztrácet pevnost a soudržnost. Pro lití větších odlitků s vyšším bodem tavení kovu je ideální použití dodatečného ochranného nástřiku, což jsou ve slévárenství již relativně standardní postupy. S tímto typem pojiva a písku bez omezení možnosti použití. Dalším zajímavým tématem je obohacení písku pro 3D tisk o složku inhibitor, pro ochrannou atmosféru odlévání kovů, jako je hořčík a jeho slitiny. Složka zaručí ochrannou atmosféru, aby hořčíkové slitiny po odlití nehořely. Tuto možnost umožňuje přídavné zařízení u mixovacího zařízení stroje, kde se společně s aktivátorem – první složkou písek a inhibitor – mísí.

Po p i s f u n kc e 3 D t i s ká r ny Tiskárna nanáší jednotlivé vrstvy křemičitého písku v celé ploše stavebního prostoru. Tento písek je již obohacen o složku aktivátoru furanové pryskyřice, následně přes prostor přejede tisková hlava, která nanese pojivo, pouze však na místa, kde pojí zrna písku do tvaru formy. Zbývající písek tvoří okolo stavěného objektu podpory a zabraňuje tak pohybu jednotlivých, již hotových vrstev. Pro dosažení co nejlepšího výsledku je nutné vytištěné formy řádně očistit od zbývajícího písku a to cca 3 h po dokončení procesu stavby modelů či forem z písku. Pa ra m e t r y s t r o j e p r o 3 D t i s k p í s kov ýc h forem Pro 3D tisk pískových forem je ve společnosti 3Dtiskárna využíván stroj od firmy ExOne (obr. 3), jeho technické parametry jsou uvedeny v tab. I. Do tištěných forem z písku lze odlévat: – slitiny neželezných kovů; – litinu s lupínkovým a kuličkovým grafitem a jejich modifikace; – různé druhy ocelí a jejich slitin; – slitiny hořčíku.

Tab. I. Technické parametry 3D tiskárny společnosti ExOne Tab. I. Technical parameters of the 3D printer of the company ExOne Rozměry stavebního prostoru 1500 × 750 × 700 mm (jednotlivé díly lze k sobě lepit, a tím rozměry zvětšit) Přesnost formy

± 0,3 mm

Zrnitost písku

0,14 mm

Vrstvení

0,28 mm

Pojivo

furanové pojivo

Teplotní odolnost

až 1825 °C

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

3 D t i s k m o d e l ů k f o r m ová n í – m a t e r i á l p o l ya m i d, t e c h n o l o g i e E O S V případě nutnosti rychlé výroby velkého množství relativně jednoduchých odlitků, například 1000 ks, bude v tomto případě pravděpodobně ekonomicky levnější 3D tisk z plastu – například polyamidu (laserem spékaný polyamid), tj. vyrobit přímo modely k formování do písku s extrémní odolností proti otěru (obr. 4, 5, 6, 7 a 8). 3 D t i s k v y t av i t e l nýc h m o d e l ů Vytavitelné modely vyrobené 3D tiskem nahrazují klasické modely voskové, jejichž výroba je mnohdy časově i finančně velmi náročná. Modely jsou vyráběny jediným plně automatizovaným procesem, založeným čistě na zadání podle CAD dat, při kterém jsou na sebe opakovaně nanášeny vrstvy velmi jemného prášku PMMA o zrnitosti 0,04 mm. Tisková hlava s vysokým rozlišením 600 dpi pak selektivně aplikuje na takto nanesený materiál pojivo, čímž se materiál v místech budoucího dílu zpevní. (Pojivo je v principu PMMA v nezpolymerovaném stavu, pojivo se i po dobu skladování musí uchovávat v chlazeném boxu. Riziko, že by se pojivo vystavilo teplotě vyšší než 5 °C, technologicky znamená urychlení polymerizace a jistoty ucpání trysek tiskové hlavy.) Po nanesení každé jednotlivé vrstvy poklesne stavební platforma o výšku jedné vrstvy. Dávkovač nanese další vrstvu sypkého pudru PMMA, který je opět v příslušných plochách zpevněn pojivem a navazuje na dříve vytvořenou vrstvu. Jakmile je tisk dokončen, je třeba hotový model vyjmout a očistit od zbytkového prášku. Jelikož jsou vytavitelné modely vyráběny přímo z CAD dat, je u nich naprostým standardem vysoká přesnost a detailnost. U této technologie je potřeba po dokončení tisku odstavit jobbox (stavební prostor stroje) na 12 h, nechat modely tzv. dozrát a následně je z jobboxu vyjmout. Tiskárna nanáší PMMA

3 D t i s k á r ny v p r a x i – v y u ž i t í m o d e r n í t e c h n o l o g i e v e s l é v á r e n s t v í

Obr. 2. Hliníkový odlitek sání motoru z pískové formy Fig. 2. Aluminium casting of the engine intake made in a sand mould

Obr. 3. 3D tiskárna ExOne Fig. 3. 3D printer ExOne

Obr. 4. 3D tiskárna EOS Fig. 4. 3D printer EOS

Obr. 5. Hliníkový odlitek, gravitační lití do písku, modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Fig. 5. Aluminium casting, gravity sand casting, pattern equipment, realized using 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide

Obr. 8. Modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid. Model má žebra v nejhlubším místě hluboká cca 14 cm Fig. 8. Pattern equipment realized with 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide. The pattern has its ribs in the deepest spot deep approx. 14 cm

Obr. 9. Vytavitelný model vytištěný 3D tiskárnou voxeljet, povrchová úprava smáčení voskem Fig. 9. Investment pattern printed with the 3D printer voxeljet, surface treatment with wax wetting

Obr. 6. Hliníkový odlitek, gravitační lití do písku, modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Fig. 6. Aluminium casting, gravity sand casting, pattern equipment, realized using 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide

Obr. 7. Modelové zařízení realizováno pomocí 3D tisku z plastu, 3D tiskárnou EOS, materiál polyamid Fig. 7. Pattern equipment realized with 3D printing of plastic, with the 3D printer EOS, material polyamide

Obr. 10. Hliníkový odlitek realizovaný z vytavitelného modelu Fig. 10. Aluminium casting realized with the use of the investment pattern

Obr. 11. 3D tiskárna voxeljet Fig. 11. 3D printer voxeljet

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ADITIVNÍ V ÝROBA

Obr. 1. Písková forma vytištěná 3D tiskárnou ExOne, včetně integrovaných jader Fig. 1. A sand mould printed with a 3D printer ExOne including integrated cores

H . J i r á n ko v á

ADITIVNÍ V ÝROBA

H . J i r á n ko v á 3 D t i s k á r ny v p r a x i – v y u ž i t í m o d e r n í t e c h n o l o g i e v e s l é v á r e n s t v í

pudr po celé ploše stavebního prostoru, a tím si sama z prášku, na který nebylo aplikováno pojivo, vytváří volné podpory, které jsou volitelně i strukturovány do voštin. Ty jsou jako takové velmi snadno odstranitelné pomocí štětečku nebo pískováním v prostoru pískovacího boxu, kde se modely čistí tryskáním stejným materiálem, z něhož se i staví. V závislosti na požadovaném použití dílu lze nakonec aplikovat potřebnou povrchovou úpravu (obr. 9). Za účelem zvýšení kvality procesu vytavení modelu jsou zhotovené modely napouštěny – infiltrovány voskem –, takže mají homogenní a jemný povrch. Zároveň tento voskový povrch zaručuje samoseparaci od keramické skořepiny. Tyto modely se následně ve slévárně obalují smáčením keramickou skořepinou. K zásadnímu rozdílu oproti klasickému voskovému modelu dochází při vytavování modelu ze skořepiny. Klasické voskové modely mají tendenci při zahřátí zvětšovat svůj objem, a proto může dojít k popraskání skořepiny. U modelů vytvořených pomocí 3D tisku je efekt opačný. Model se při zahřátí smršťuje, takže nijak neohrozí prasknutí skořepiny formy ani u tenkostěnných odlitků. Model vyhoří beze zbytku a bez jakéhokoliv projevu nevyhoření zbytků či zadehtování formy a podobně. Navazující úkony přesného lití jsou pak zcela stejné, ať už je použit model z 3D tiskárny nebo z vosku (obr. 10).

Tab. II. Technické parametry 3D tiskárny společnosti voxeljet Tab. II. Technical parameters of the 3D printer of the company voxeljet Data

běžné souborové formáty, jako je STL, STP

Stavební prostor

500 × 400 × 300 mm

Vrstvení

0,08 mm

Materiál

PMMA pudr

Pojivo

chemické

Zrnitost pudru

0,04 mm

Základní barva pudru

bílá, lehce nažloutlá

Povrchová úprava

infiltrace voskem

Parametr y stroje pro 3D tisk v y tavitelnýc h modelů Pro 3D tisk vytavitelných modelů je ve společnosti 3Dtiskárna využíván stroj od firmy voxeljet (obr. 11), jeho technické parametry jsou uvedeny v tab. II. V ý h o d y 3 D t i s k u v y t av i t e l nýc h m o d e l ů Ekonomická výroba: modely pro přesné lití jsou vytištěny i po jednom kusu bez potřeby složitých a drahých procesů výroby. Rychlá dostupnost: lze dohodnout expresní dodání do pouhých tří pracovních dnů. Složité díly: zpracovat lze díly s takřka neomezenými tvary. Věrné detaily: díky tloušťce vrstvy 80 µm a rozlišení až 600 dpi. Vhodné pro lití na vytavitelný model: srovnatelné s litím na voskový model. Nízké zbytkové množství popela a obecně žádné roztažení během procesu vypalování: 3D modely nepoškodí keramické skořepiny (nedochází k jejich praskání). Povrchové úpravy: pro zajištění hladšího povrchu dílů pro přesné lití je doporučeno aplikovat vosk. Teplota vypálení: 700 °C nebo více. Možnost použití: pro odlévání do keramiky, do sádry, do sádrovce; odlévat lze všechny běžné slitiny včetně titanu a jeho slitin. Z ávě r Technologie 3D tisku byla v počátcích využívána jako nástroj na výrobu rychlých a levných prototypů. Dnes představuje progresivní způsob výroby s mnoha výhodami a možnostmi využití, přičemž další se postupně objevují. Recenzenti | Peer-reviewers: Ing. Jan Šlajs Ing. Zbyněk Kuzma

Reoxidační pochody při odlévání slitin železa A. Záděra; J. Šenberger; T. Elbel Česká slévárenská společnost 2009, 135 s. ISBN 978-80-02-02192-6 Cena: 280 Kč (vč. DPH)

Objednávky nebo osobní odběr: ČSS, Divadelní 6, Brno Mgr. František Urbánek, slevarenska@volny.cz, +420 542 214 481, 603 342 176

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Vady odlitků ze slitin železa (klasifikace, příčiny a prevence) T. Elbel; F. Havlíček; P. Jelínek; P. Levíček; J. Rous; K. Stránský MATECS Brno 1992, 339 s. Cena: 200 Kč (vč. DPH)

Vs t ř e l o v á n í j a d e r v e r s u s 3 D t i s k j a d e r

Vstřelování jader versus 3D tisk jader

Dr. Georg Geier Mahle König, Rakousko

Z r yc h l e n í i n ova c í p ř i v ý r o b ě m o t o r ů – s p o l e č n o s t M a h l e Kö n i g s á z í n a 3 D t i š t ě n á p í s ková j á d ra f i r my E x O n e Firma Mahle König z Rankweilu v Rakousku patří k předním světovým výrobcům komponentů pro vysoce výkonné motory používané v oblasti volnočasových aktivit, v motocyklech, v průmyslu a při potřebě vysokovýkonného motoru. Základem silné pozice na trhu je využívání inovačních technologií, jako například technologie 3D tisku forem a jader firmy ExOne z Gersthofenu. Firma Mahle König sází na tuto technologii budoucnosti i pro sériovou výrobu malých a středních výrobních dávek. Tento potenciál však nebude možné ještě delší dobu využívat, jak v rozhovoru vysvětlil vedoucí technického úseku firmy Dr. Georg Geier.

Mahle König použila velmi brzy pro sériovou výrobu motorů a komponentů metodu 3D tisku. Je zde vaše firma něco jako pionýr? Je možné to tak říct. Využívání nejmodernějších výrobních postupů je jednou z částí filozofie podniku. Firma Mahle König byla od založení chápána, díky Carlu Königovi, jako hnací síla při vývoji a aplikaci nových technologií. Dnes jsme v segmentu našich výrobních aktivit v popředí a jsme vděčni za úzkou spolupráci s našimi zákazníky při vývoji nových produktů. Jaké výhody má vaše firma díky tomuto partnerství? Díky těmto vztahům můžeme dodávat vysokovýkonné dvoutaktní i čtyřtaktní motory. Také jsme schopni vyrobit mimořádně výkonně dieselové motory a motory na plynná paliva s mimořádně efektivní spotřebou paliv a nízkými emisemi. Toto je možné díky společnému vývoji a výrobě válců, hlav válců, pístů a pístních kroužků. Tedy díky firemní strategii a přístupu jejich spolupracovníků? Ano, správně. Především je ale důležité zajistit optimální podmínky vývoje, o které se ve firmě Mahle König velmi intenzivně staráme. Používáme nejnovější výrobní technologie vhodné pro sériovou výrobu. Tyto technologie jsou základními stavebními kameny, které nám umožňují vyvíjet a vyrábět nové progresivní motory a 3D tisk forem a jader, které bezpochyby k těmto technologiím patří. Jsou pro firmu Mahle König takové technologie výzvou a zároveň cestou při konfrontaci s konkurencí, která se všeobecně zabývá výrobou motorů? V každém případě. V budoucnu budou vytvořeny globální trhy podle dvou diametrálně protikladných vzorů. Na jedné straně požadují naši zákazníci pro své cílové skupiny výrobky zhotovené na míru, kde má být ale i spojen maximální výkon, vysoká kvalita a bezpečnost. Naše výrobky mají být úspěšné také v podmínkách vysokých teplot, prašnosti a vlhkosti. Na straně druhé zákazníci očekávají velmi ekonomické a šetrné pohonné jednotky, které budou stále lehčí. Jaké příležitosti z toho vyplývají pro vaše dodavatele? Zcela jasně růst firmy, a to je to podstatné. Výrobci dnes velmi cíleně hledají extrémně flexibilní subdodavatele, kteří pro ně vyrobí ve stále kratším čase velký počet variant nových výrobků, a to bez omezení kvality. Přitom se u nás jedná o kusovou výrobu a menší série se stále komplexnějšími a tvarově náročnějšími výrobky. Pro použité výrobní technologie je úspěšnost určujícím faktorem.

Dr. Georg Geier, vedoucí slévárny firmy Mahle König, Rankweil, Rakousko, je přesvědčen o velkém potenciálu 3D tištěných jader v moderních slévárnách Dr. Georg Geier, Foundry Director of Mahle König in Rankweil, Austria, is convinced of the great potential of 3D-printed cores in modern foundries

A jakou roli zde hraje 3D tisk forem a jader? Výkonný 3D tisk forem a jader dnes patří ve výrobním procesu ke klíčovým technologiím především v zemích s vysokými platy. Pro nás je 3D tisk pískových forem a jader možnost, jak získat technologický náskok ve výrobě motorů před konkurencí, a tak si v Rakousku na základě nových schopností zajistit monopolní postavení na trhu. Své silné stránky vidíme v inženýringu a v nasazení inteligentních technologií. Chtěli bychom tak dlouhodobě využívat přednosti inteligentních technologií při vysoce flexibilní sériové výrobě a tímto se výrazně odlišit od zahraniční konkurence. Proto zavádíme síťové propojení digitalizovaných informací v celém řetězci výrobního procesu nejen ve fázi výroby prototypu a vývoje produktu, ale i při zajištění flexibility dodávaných výrobků a zároveň tyto informace používáme pro zvyšování efektivity sériové výroby.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ROZHOVORY NA DANÉ TÉMA

Core injection vs. 3D core printing

G. Geier

G . G e i e r Vs t ř e l o v á n í j a d e r v e r s u s 3 D t i s k j a d e r

ROZHOVORY NA DANÉ TÉMA

I n n ova t i o n a c c e l e ra t o r i n e n g i n e c o n s t r u c t i o n — M a h l e Kö n i g f o c u s e s on 3D-printed sand cores from ExOne

3D tiskem vyrobená písková jádra pro hlavy válců firmy Mahle König. I přes vysoký stupeň složitosti mohou být tato jádra vyrobena pomocí 3D tisku jako jedno jádro Sand cores for cylinder heads produced by Mahle König via 3D printing. Despite the high degree of complexity, cores in 3D printing can be displayed as single cores

Hotové hlavy válců u firmy Mahle König Finished cylinder heads on a Pallet at Mahle König

Můžete nám krátce jmenovat výhody 3D tisku pískových jader ve srovnání s klasickými výrobními metodami? Ve srovnání s klasickou výrobou nabízí 3D tisk enormně vysoký inovační potenciál nejen ve vývoji konečného produktu, ale také v optimalizaci sériové výroby a zajištění požadované flexibility výrobku. My dnes nedokážeme vůbec odhadnout celkový potenciál této technologie pro digitální, globálně propojenou výrobu. Ale již dnes se ukazují konkrétní příklady, jak výrazně mění 3D tisk budoucnost slévárenské praxe ve všech oblastech: v konstrukci, v kvalitě řízení výrobního procesu a v kvalitě konečného produktu, ale také ve flexibilitě procesu její výroby a v optimalizaci. Jaké byste uvedl konkrétní příklady? Používání stále komplikovanějších tvarů, které potřebujeme pro zvyšování výkonu motorů a požadavek na stále lehčí konstrukce, a to při snižování spotřeby pohonných hmot, jsou tím správným příkladem. Aby se tomuto požadavku vyhovělo, musí se stále zužovat výrobní tolerance. Tyto požadavky velmi často narážejí na výrobní možnosti standardních technologií. Při použití digitálního tisku pískových jader je možné takto náročné tvary odlévat pomocí kompaktního jádra, a ne použitím smontované sestavy jader. Jaký to má význam? Jádra nemají úkosy, neexistují volné části a je možné vyrábět tvary s podúkosem. Nesmí se také podcenit to, že speciálně u hliníkových jader odpadá apretace jader pomocí nátěru, pokud jsou jádra vyráběna 3D tiskem. U neexistujícího výrobního procesu nevznikají vady.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Mahle König, a company based in Rankweil, Austria, ranks among the world’s leading manufacturers of components for high-performance engines in the fields of leisure, motorcycling, as well as industrial and heavy-duty applications. Our strong market position rests primarily on innovative methods such as 3D printing technology from ExOne, a Gersthofen-based company. Even more so, Mahle König applies this future technology for mass production of small to medium lot sizes. Its potential, however, is far from exhausted, as the technical director Dr. Georg Geier explains in an interview. Mahle König introduced 3D printing processes very early in the series production of engines and components. Does your company consider itself a pioneer of sorts in this area? It is certainly fair to say so. In fact, the use of modern production methods has always been part of our corporate philosophy. Since its founding by Carl König, Mahle König has regarded itself as a technology driver and innovator. Nowadays, we are pioneers in our field, not least because of the close development partnership with our customers. What benefits may your company derive from these partnerships? For two and four-stroke engines, as well as diesel and gas gensets, partnerships favor the construction of numerous products with exceptional performance, efficient consumption, and low emissions. In turn, this relies on the development and production of cylinders, cylinder heads, pistons and piston rings from a single source. And how about the expertise of the company and its employees? That’s no doubt a key factor too. Furthermore, Mahle König provides an optimal development environment. In this respect, we regard the latest technologies suitable for mass production as an essential building block to develop and build innovative engines. Needless to say, 3D printing counts among such technologies. Are these technologies also a way to meet challenges generally faced by the engine construction market―and by Mahle König in particular? Absolutely. In the future, global markets will be influenced by two diametrically opposing paradigms. On the one hand, customers are demanding customized products for their target groups, that is, products that combine high performance, quality and reliability―and this partly in the most adverse environment of high temperature, abundant humidity, or dust. On the other hand, customers expect very cost-effective, resource-saving, and ever-lighter engines. In this situation, what opportunities arise for suppliers? Clearly: Growth―that is essential. Today manufacturers primarily seek extremely adaptable suppliers, which lower lead times for larger numbers of new product options, and do so without compromising on quality. At issue here are small and very small series with increasingly complex and sophisticated geometries, for which production technologies constitute a decisive success factor.

Vs t ř e l o v á n í j a d e r v e r s u s 3 D t i s k j a d e r

G. Geier

And what role does 3D printing play there? Powerful 3D printing is one of the key technologies to retain production in high-wage countries. For us, 3D printing of sand cores is also an opportunity to increase our technological lead in engine construction, as well as to further secure a unique market position for our Austria’s production site through new competences. Our strengths, therefore, lie in superior engineering, and the use of intelligent technologies. Accordingly, we endeavour to expand long-term benefits in the intelligent, highly flexible manufacturing lines, differentiating ourselves from international competition in doing so. This we accomplish through the networked digitizing of the entire production chain: In prototyping and product development, but also as regards the flexibility, quality, and efficiency of mass production.

Můžete říci ještě něco více k budoucímu potenciálu technologie? 3D tisk má např. budoucí enormně vysoký potenciál v oblasti výzkumu a vývoje. Pomocí 3D tisku je možné realizovat tvarová řešení odlitků, která doposud při konvenčním výrobním postupu nebyla realizovatelná. To vytváří cestu pro konstrukce nových motorů, které dosud byly prostě nemyslitelné. Současně 3D tisk umožňuje použitím „jednodílného jádra“ opakovaně precizně reprodukovatelnou výrobu z důvodu odstranění manuální montáže jader. To významně zvyšuje nejen jistotu výrobního procesu, ale i trvale redukuje náklady na zkoušky a snižuje zmetkovitost.

Can you briefly describe the advantages of 3D printing of sand cores over traditional production processes? With pleasure. Compared to the classic production, 3D printing offers enormous potential for innovation, both in development and optimization, as well as regarding serial production flexibility. While we cannot yet estimate the total potential of this technology for a global, networked digital production, we already see concrete examples of the enormous impact of 3D printing on all industries and areas. In construction, for example, 3D printing affects process and product quality, as well as flexibility and production optimization.

Má to také vliv na termíny vývoje a dodávek? V každém případě. Díky snižování nebo odstranění některých výrobních nákladů a časově náročné výroby modelového zařízení je firma Mahle König již dnes připravena výrazně zredukovat dobu skladování, dodací termíny a čas potřebný pro vývoj nového dílce. Vývoj sériové produkce souběžně s vývojem prototypů bude ještě mnohem zajímavější. Totéž platí přirozeně také pro návrhy speciálních variant, malé série nebo zvláštní provedení, např. realizace variant RACING, které jsou odvozeny od standardního provedení motorů. Protože změny jsou do výroby předávány ve formě CAD (bez nástrojů), vstupují do výroby téměř v reálném čase. V tomto digitálním prostředí neexistuje nebezpečí vadných dodávek z důvodu výrobní chyby nebo nebezpečí poškození nástrojů. Jak jsou tyto technologie slučitelné s ekologií? Dáváte také na to pozor? Ovšem! Dnes realizujeme 3D tisk s pojivovým systémem na bázi silikátu, který je ekologicky přijatelný. Tím propojujeme inovační možnosti digitální výroby jader s účinnějším využíváním zdrojů, ale především s výrobou bez emisí. V porovnání s organickými pojivovými systémy je právě snižování podílů zápachu velkou předností silikátových pojiv. Pro nás to znamená další a důležitý krok pro zajištění efektivní a stálé výroby na našem pracovišti v Rakousku. Existovaly pro Vás další důvody, které rozhodly ve prospěch silikátového pojiva od firmy ExOne? S možnostmi firmy ExOne, která jako první, a jak víme, jediná firma, která výrobu a zpracování anorganických jader vyráběných na bázi silikátových pojiv technologií 3D tisku doposud na trhu bezplatně nabízí, můžeme rychle a bez komplikací využívat technických předností této metody při výrobě odlitků pro naše dílce. Tato technologie umožňuje vyrábět odlitky s minimem plynových vad a dále dochází k zabránění vzniku vad způsobených kondenzací vody v kokile. Tím dochází k výraznému snížení nároků na čištění kokily. Toto jsou pro

Could you provide some concrete examples? We find a good example in the increasingly complex geometries required to build high-performance, ever lighter, and more fuel-efficient engines. And improving these demands a corresponding reduction in manufacturing tolerances. It is precisely here that conventional production methods are reaching their limits. On the other hand, digital sand core printing allows representing such complex geometries in a single core instead of a multipart core package. That means that drafts become unnecessary, loose parts need not be considered, and undercuts are possible. Not to mention that the finishing process for aluminum die casting can be omitted if cores are produced digitally. Expressed otherwise: there can be no errors in a non-existent process. So, is 3D printing equally profitable for all batch sizes? Not yet. At present, 3D sand printing is particularly interesting for series of small to medium batch sizes. We᾿are nonetheless still skeptical when it comes to mass production. As I said, not yet! We expect that the process will soon grow its potential by increasing print speed and a growing capacity to produce variants and modifications―also those developed in series. In the future, therefore, the process will become a smart alternative to conventional techniques even for larger series― possibly also in hybrid mode. Accordingly, we see our current entry into 3D sand printing technology as an investment in the future, because we can adapt processes to the required dynamics of the digital industry today. Could you provide further examples of the future potential of this technology? For example, 3D printing has huge future potential for research and development. This technology allows geometries that were impossible with conventional processes up to that point. In turn, this paves way for the construction of hitherto unthinkable engines. What is more, the “one-piece core” offers an ever more precise reproduction by eliminating the manual core assembly. This clearly increases process

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ROZHOVORY NA DANÉ TÉMA

Je 3D tisk v současné době rentabilní pro všechny výrobní dávky? Zatím ne. 3D tisky v současné době považujeme za zajímavé u kusové a malosériové výroby. U velkých sérií jsme ještě skeptičtí. Ale jak bylo řečeno – zatím. Počítáme s tím, že metoda již brzy zvýší svůj ekonomický potenciál díky vzrůstající rychlosti tisku a v sériové výrobě se uplatní z důvodu schopnosti jednoduše realizovat varianty a změny. V budoucnu u velkosériové výroby představuje tato technologie sama o sobě inteligentní alternativu k současným konvenčním výrobním metodám a možná také bude využitelná v hypotetické hybridní slévárně. Z tohoto důvodu vidíme dnešní nástup technologie 3D tisku forem a jader jako investici do budoucna, protože již dnes chceme potřebnou dynamiku výroby přizpůsobit vizi digitální průmyslové výroby.

ROZHOVORY NA DANÉ TÉMA

G . G e i e r Vs t ř e l o v á n í j a d e r v e r s u s 3 D t i s k j a d e r

naši firmu dostatečně přesvědčující argumenty při zajišťování odlitků vyráběných do kokil.

reliability, while reducing testing costs and production scrap in a consistent manner.

Při řešení problematiky 3D tisku spolupracujete s firmou ExOne. Co vás vedlo k tomuto rozhodnutí? Dobrá spolupráce. Špičkové výkony a řešení vznikají z našeho pohledu na bázi úzké a partnerské spolupráce. Takovou kooperaci od nás očekávají všichni naši zákazníci. A my ji očekáváme od našich poskytovatelů služeb. Firmu ExOne jsme našli jako správného partnera.

Does that affect development and delivery times? Absolutely. Today, Mahle König is capable of notably reducing delivery and development times by reducing or eliminating costs and time-consuming tool processes. Under these conditions, series-parallel developments become much more interesting. Of course, the same applies to the flexible shaping of variants, small series or special versions―for example racing variants of standard motors. Changes are incorporated in almost real time in production, given that they are passed directly as CAD (without tools) information. There is no risk of damage due to production errors and tool wear in this digital production environment.

Existují ještě další důvody? Firma ExOne má z úhlu našeho pohledu v současné době nejpřesvědčivější technologický program pro 3D tisk pískových forem a jader. O tom nás firma přesvědčila svým vysokým porozuměním při řešení našich problémů. A k tomu se přidává ještě jeden rozhodující faktor. Právě v takovém exponovaném oboru, jako je výroba odlitků, bychom chtěli tento proces vyvíjet ekologicky krok za krokem a pokud možno bez emisí. Firma ExOne nás přitom podporuje. Jako jediná firma, jak již víme, a doposud jediný poskytovatel má v programu řešení výroby pískových forem a jader určené pro nejnáročnější zákazníky a při jejich výrobě mohou být použity moderní ekologicky šetrné pojivové systémy. Digitální 3D tisk s využitím technologií firmy ExOne nám umožňuje v neposlední řadě redukovat emise při sušení jader a při lití kovu. Děkujeme Vám za rozhovor.

Výhody 3D tisku jader ve srovnání s technologií vstřelování

Benefits of 3D printing over core injection

CAD-konstrukce:

CAD design:

• odpadá dělení komplikovaných vnitřních tvarů, odpadají řešení dělicích rovin, úkosů a známek jader. Nejsou potřebné výztuhy.

• de-composing of complex internal geometries can be omitted, mould parting design, draft angles and core locks omitted, pressure strips no longer required.

CAM – výroba nářadí:

CAM-tool manufacturing:

• nejsou potřebné jaderníky a modely, • core boxes and patterns no longer odpadají montážní šablony. required, assembly jigs unnecessary. Vzorkování:

Initial sample:

• zkouška funkce jaderníku, odpadá zkušební vstřelování, důležité dokončovací práce (odvzdušnění atd.). V závislosti na lepidle odpadá sušení jader a dokončovací apretační práce, není nutné odstraňovat otřepy jader, odpadá úprava jaderníků na základě měření jader.

• function test / zeroing eliminated, necessary adjustments (ventilation etc.) eliminated, binder-dependence eliminates core drying and finishing, deburring unnecessary, tool changes based on measurement results unnecessary.

Náklady:

Cost:

• minimální investiční náklady a náklady na změny. Nulové náklady na údržbu modelového zařízení a skladování modelů a jaderníků. Nulové náklady za pojištění modelového zařízení.

• lower investment and change costs, no tool maintenance and storage costs, no tool insurance cost.

Čas:

Time:

• kratší čas nutný pro změny a vývoj, je možné realizovat více návrhů pokusů v jednom vývojovém kroku.

• shorter change periods and development times, several tests possible in one step.

Bezpečnost procesu:

Process safety:

• redukce počtu jednotlivých konstrukčních dílů (jader), odpadají manuální montážní činnosti, minimalizují se náklady na kontrolu a zkoušky.

• reduction of individual components, elimination of manual activities (assemblies), lower testing costs.

Produktivita:

Productivity:

• nulové opotřebení modelového zařízení, nulové nebezpečí ztráty modelů, vysoká flexibilita při změnách, a to bez ovlivňování sériové výroby, jednoduchá změna slévárny a pojivového systému.

• no tool wear, no risk of tool loss, high user friendliness, without affecting the series, uncomplicated transfer of production from one to another foundry, simple binder changeover.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

What about the environmental impact of the technology? Is this something your company considers? Of course. Currently, we 3D print with an environmentally friendly binder system based on silicates. Thus, we combine the innovative possibilities of digital core production, with a resource-saving and especially low-emission production. Lower odour emissions are a major advantage over organic binder systems. For us, this represents a further and major step towards an efficient and sustainable production in Austria. What other reasons made you choose a silicate binder from ExOne? With ExOne, the first and, as far as we know, only supplier to offer a market-ready solution for the production and processing of inorganic cores based on silicate in 3D printing, we can quickly and easily leverage the technical advantages of this process for our production. For example, to avoid gas-related defects in the cast component and prevent condensation build-up in the mould, which substantially reduces cleaning costs. For a die casting manufacturer like ourselves, there are convincing arguments to support this technology. You collaborate with ExOne on 3D printing. What was the key factor underlying this decision? First and foremost, the good teamwork. In our view, only close partnership can deliver strong results. All customers, in fact, can and should expect such cooperation from us. And we expect the same from our service providers. With ExOne, we found the right partner. Are there any other reasons? In our opinion, ExOne has the most compelling technology package for 3D sand printing. Moreover, the company won us over from the first day with its deep understanding of our tasks and products. And there is just another crucial factor. We seek to make every process step as environmentally friendly and emission-free as possible, especially in such a resource-intensive process as casting. ExOne supports us in that respect. ExOne is the first and, as far as we know, only supplier offering a marketable solution for the production and processing of sand cores in the program, where a modern, environmentally neutral binder is used. Last but not least, digital 3D printing with ExOne technology allows emission reductions during core drying and casting. Thank you for speaking with us.

Aditivní v ýroba a simulace slévárenských procesů ve slévárenských časopisech

Literární přehledy Literary overviews

Aditivní v ýroba, 3D tisk, n u m e r i c ké m o d e l ová n í a s i m u l a c e s l évá r e n s k ýc h p r o c e s ů ve s l évá r e n s k ýc h časopisech

Numerická simulace odstředivého lití trub v programu Flow3D Numerische Simulation des Schleudergießens von Rohren mit Flow3D KASCHNITZ, E., TSCHENETT, H., SATLOW, R. Giesserei-Rundschau, 59, 2012, č. 9–10, s. 238–241 Na základě komerčního programu Flow3D byl vypracován numerický model, který umožňuje simulaci procesu horizontálního odstředivého lití trub (GJS) postupem „de Lavaud“. Kromě výpočtu obvyklých parametrů – rozdělení teploty, rychlosti a tlaku v tavenině bere model v úvahu relativně rychlou rotaci a pomalejší axiální pohyb kovové formy. Popsány podmínky a průběh práce. Trojrozměrné digitální metody ve slévárenské technologii DRÁPELA, M. Slévárenství, 61, 2013, č. 5–6, s. 196–197 Pojednáno o digitálních technologiích a možnostech jejich využití ve slévárenství – 3D modelování k posouzení funkčnosti, mezních stavů namáhání a výrobní technologie umožňující současně zhotovení fyzického dílu metodami AF (Additive Fabrication) nebo 3D optické měření. Představeny AF technologie firmy Stratasys a jejich využití v lití do pískových forem a pro přesné lití. Dále je popsána funkce a možnosti využití 3D skeneru firmy GOM.

Modelování procesu grafitizačního očkování Modelirovanije processa podnego modificirovanija ČAJKIN, V. A., ČAJKIN, A. V., VOĽNOV, I. N. Litejščik Rossiji, 2011, č. 1, s. 13–17 Popsáno následné očkování oceli a litiny ve formě jemným dispergovaným práškovým křemíkem a grafitem s přísadou sloučenin Mg. Proces očkování se modeloval programem Flow-3D. Použitím směsného modifikačního prostředku MKMg 19 se odstranila zákalka (v litinových odlitcích ve slévárně firmy OAO AutoVAZ) a snížily se staženiny v ocelových odlitcích (ve slévárně firmy OAO „Čebodarskij agregatnyj zavod“). Verifikace počítačové simulace deformací voskových modelů pomocí softwaru ProCAST HERMAN, A. aj. Slévárenství, 61, 2013, č. 9–10, s. 322–325 Pojednává se o technologických opatřeních, která minimalizují či zcela předcházejí deformacím voskových modelů tepelných štítů plynových turbín odlévaných postupem přesného lití. Jsou předloženy výsledky zkoušek – měření modelů koordinátografem, 3D laserovým skenerem a simulace na počítači (ProCAST). Možnosti tisku Printing Possibilities WETZEL, S. Modern Casting, 103, 2013, č. 12, s. 29–32 Poukázáno na rostoucí význam využití 3D tisku (nazývaného také aditivní výroba – Addition Manufacturing) a na základě zkušenosti z výrobní praxe pojednáno o jeho výhodách a nevýhodách. Zmírňování vad způsobených planem v odlitcích odlévaných do pískových forem vyrobených 3rozměrným tiskem Mitigating gas defects in castings produced from 3D printed molds

SNELLING, D. A. aj. International Foundry Research (Giessereiforschung), 66, 2014, č. 2, s. 30–36 Pojednáno o příčinách zvýšeného vývinu plynu při odlévání do pískových forem vyrobených 3D tiskem. Cílem popsaných prací bylo mírnit tato omezení ve využití tohoto efektivního postupu výroby forem. Zaměřeno na vlivy doby vytvrzování a teploty na zbytkový obsah pojiva před odléváním. Uvedeny podmínky a průběh prací, vyhodnoceny výsledky. Vývoj procesu 3D tisku ze směsí s anorganickým pojivem Prozessentwicklung für das 3D-Drucken mit anorganischen Formstoffsystemen RAMAKRISHNAN, R. aj. Giesserei-Rundschau, 61, 2014, č. 5–6, s. 152–161 Jsou uvedeny základní rozdíly mezi výrobou forem a jader postupem 3D tisku ze směsí s organickým a anorganickým pojivem a parametry procesu 3D tisku ze směsi s anorganickým pojivem (práškový křemičitan sodný), které ovlivňují jakost forem a jader. Anorganické pojivo se během výroby aktivuje tepelně. U zkušebních válečků se zjišťovala pevnost a fluidní migrace. Popis podmínek a průběhu zkoušek, vyhodnocení výsledků. Hodnocení polymerů na 3D tisk EPC modelů pro přesné lití Evaluation of 3D Printed Polymers for Investment Casting Expendable . Patterns SEALS, M. E. aj. . Transactions AFS, 122, 2014,.s. 145–159 Cílem práce bylo hodnocení materiálů používaných na výrobu EP modelů postupem 3D tisku (additive manufacturing). Hodnotilo se pět materiálů – nylon 11, fotopolymer vytvrditelný teplem (termoset), epoxidová pryskyřice, ABS (acrylonitrid butadien styren) a PMMA (polymetylmetakrylát). Popis podmínek a průběhu prací, vyhodnocení výsledků. 3rozměrné formy vyrobené tiskem pro odlévání titanu Three Dimensional Printed Molds for Titanium Casting Applications RAVI, S., THIEL, J. Transactions AFS, 122, 2014, s. 161–170 Cílem výzkumu a vývoje byla receptura a ověření vhodnosti nátěru nereagujícího s titanem, vývoj postupů a materiálů pro odlévání titanu do forem vyrobených 3D tiskem, tak aby se minimalizovala tloušťka vrstvy alfa fáze obohacené kyslíkem. Výzkum se zaměřoval na použití 3D tisku, ale vyvinutá technologie se dá využít i u výroby konvenčních forem. Popis prací.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

L I T ER Á R N Í PŘ EH L EDY

Stále rychlé, ale znamenající mnohem více než jen prototyping Still Rapid, but Much More than Prototyping BROOKS, R. Foundry, 120, 2012, č. 3, s. 16–18 Poukázáno na rostoucí význam využití 3D tisku (nazývaného také aditivní výroba – Addition Manufacturing) a podán přehled nabídky poradenských služeb Americké firmy Wohlers and Associates Inc. s celosvětovou působností.

Numerické modelování procesu sklopného lití slitin gamma-TiAl Numerical modelling of the tilt casting process for gamma-TiAl alloys WANG, H. aj. Foundry Trade Journal, 187, 2013, č. 3705, s. 150–157 Je předložen nový 3D výpočetní model založený na greenwichském kódu PHYSICA, který má pomoci s řešením procesu plnění formy proti sobě jdoucích proudů taveniny a plynu při současném plnění a tuhnutí při sklopném lití uvedeného materiálu.

L I T ER Á R N Í PŘ EH L EDY

Aditivní v ýroba a simulace slévárenských procesů ve slévárenských časopisech

Uplatnění 3D technologie stereoskopické vizualizace ve výrobě odlitků Application of 3D stereoscopic visualization technology in casting JINWU, K. aj. China Foundry, 11, 2014, č. 4, s. 308–313 Vysvětlena podstata stereoskopie (prostorového vidění) a možností jeho využití. Uplatňuje se v řadě oblastí, z nichž některé lze využít i ve výrobě odlitků, např. 3D skenování, rozmanité softwary pro 3D konstrukci a software, jako AutoCAD, UG, Pro/e, Solidworks apod., pro 3D modelování, stejně jako pro topografické postupy. Nové trendy v technologii formování ŠLAJS, J. Slévárenství, 62, 2014, č. 11–12, s. 428–431 Krátce popsána současná situace v českých slévárnách, kterým chybí kvalifikovaní pracovníci. Technologie 3D tisku nabízí možnost výroby forem a jader bez modelů. Uvedeny její přednosti – výroba forem bez nutnosti výroby modelového zařízení, částečné řešení problémů s nedostatkem zmíněných pracovníků, příspěvek k dalšímu vývoji slévárenské technologie. Předpověď tažnosti při přetržení založená na simulaci jako kritérium poškození tenkostěnných konstrukčních součástí odlévaných tlakovým litím Simulation-based prediction of the fracture elongation as a failure criterion for thin-walled high-pressure die casting components THOMA, Ch. International Journal of Metalcasting, 8, 2014, č. 4, s. 47–54 Představen nový přístup k předpovědi kvality tlakových odlitků. Je založen na korelaci dat získaných simulací s hodnotami mechanických vlastností odvozených ze zkoušek pevnosti (Flow-3D, MATLAB). Numerická simulace a praktické zkoušky sdruženého odlévání slitin hliníku Numerische Simulation und praktische Versuche zum Verbundgießen von Aluminiumlegierungen HEUGENHAUSER, S. aj. Giesserei, 102, 2015, č. 3, s. 40–42, 44–47 Ke zkouškám sdruženého lití slitin Al při různých parametrech bylo zkonstruováno speciální licí zařízení umožňující poloplynulé odlévání kompaundních de-

sek. Zjišťovalo se, jak určité parametry lití ovlivňují pásmo spojení. Pro hlubší pohled do tepelných poměrů pásma spojení materiálů byl sestaven úplný 3D model FEM (FLOW-3D), kterým lze co nejpřesněji simulovat reálný proces odlévání. Popis prací. Zkoušení 1-2-3: Materiál budoucnosti: 3rozměrné formy vyrobené tiskem pro zlepšení potenciálu slitin titanu Testing 1-2-3: Material of the Future: 3-D Printed Molds Improve Titanium Castings Potential Modern Casting, 105, 2015, č. 4, s. 32–35 Podstatný výtah z příspěvku RAVI, S.; THIEL, J., Transactions AFS, 2014, s. 161. Cílem výzkumu a vývoje byla receptura a ověření vhodnosti nátěru nereagujícího s titanem, vývoj postupů a materiálů pro odlévání titanu do forem vyrobených 3D tiskem, tak aby se minimalizovala tloušťka vrstvy alfa fáze obohacené kyslíkem. Výzkum se zaměřoval na použití 3D tisku, ale vyvinutá technologie se dá využít i u výroby konvenčních forem. Úvahy o konstrukci jader a forem vyrobených 3D tiskem Design Considerations for 3-D-Printed Cores and Molds. WOODS, K., RAVI, S. Modern Casting, 105, 2015, č. 5, s. 24–29 Jsou předloženy výsledky zkoušek zaměřených na různá hlediska, která je nutno respektovat při výrobě formy, resp. jádra, 3D tiskem. Shrnuty možnosti a přednosti 3D tisku. Popsán postup přípravy výroby, využití možnosti umístění 3D modelu s jakoukoliv orientací, umístění nálitků a průduchů a další aspekty (podstatný výtah z přednášky na 119. SSK). 3rozměrné formy vyrobené tiskem pro odlévání titanu 3D-gedruckte Formen für Titanguss-Anwendungen RAVI, S., THIEL, J. Giesserei-Praxis, 66, 2015, č. 7+8, s. 351–359 Cílem výzkumu a vývoje byla receptura a ověření vhodnosti nátěru nereagujícího s titanem, vývoj postupů a materiálů pro odlévání titanu do forem vyrobených 3D tiskem, tak aby se minimalizovala tloušťka vrstvy alfa fáze obohacené kyslíkem. Výzkum se zaměřoval na použití 3D tisku, ale vyvinutá technologie se dá využít i u výroby konvenčních forem. Popis prací (přetisk z Transactions AFS, 2014, s. 161).

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Výroba pískové formy s diferencovanou pevností tiskem po vrstvách O poslojnom pečataniji pesčatoj formy s differencirovannoj pročnosťju DOROŠENKO, V. S. Litejnoje Proizvodstvo, 2015, č. 4, s. 19–25 Popsán princip různých postupů výroby formy ze sypkých směsí. Podstatou nového postupu je nanášení vrstev sypké suché směsi na model z ledu, který slouží jako zdroj jejího zvlhčení. Popsána úprava formovací směsi, její vlastnosti, technologie 3D, výroba ledového modelu apod. Shrnuty možnosti použití tohoto postupu formování. 3D tisk: turbo pro slévárenské procesy všeho druhu 3D-Druck: Turbo für Gussprozesse aller Art EDERER, I. Giesserei-Rundschau, 62, 2015, č. 7–8, s. 174–181 Popsán princip tohoto aditivního postupu. Jsou zdůrazněny výhody a všestrannost jeho použití. V oblasti slévárenské výroby je pozornost věnována výrobě pískových forem, kombinaci jader vyrobených tímto postupem s jádry vyrobenými konvenčně, rozměrové přesnosti vytavitelných modelů vyrobených 3D tiskem pro přesné lití a výhodám postupu pro přesné lití. Uvedeny konkrétní příklady použití, např. rekonstrukce hlav válců pro automobilového veterána. Odlévání tenkostěnných hliníkových odlitků do písčito-sádrových forem na vyplavitelný model z plastické hmoty PLA Liťje v pesčano-gipsovyje formy tonkostennych otlivok iz Al-splavov s vyplavljajemoj modeľju iz PLA-plastika IZOTOV, V. A. aj. Litejnoje Proizvodstvo, 2015, č. 5, s. 15–17 Je popsána technologie přesného lití uvedených odlitků do sádrové formy s vyplavitelným modelem a pískovým jádrem. Jako materiál modelů se použila plastická hmota PLA a modely se vyráběly 3D tiskem. Nová technologie je alternativou stávajících technologií. Jsou uvedeny podmínky a průběh prací, vyhodnoceny výsledky. Experimentální ověření simulace odstředivého lití do keramických forem Doswiadczalna weryfikacja symulacji procesu odlewania odšrodkowego w formach ceramicznych LEŠNIEWSKI, W., WIELICZKO, P., MALYSZA, M.

Aditivní v ýroba a simulace slévárenských procesů ve slévárenských časopisech

Prace Institutu Odlewnictwa, 55, 2015, č.1, s. 23–29 Fyzické účinky Coriolisovy síly mohou převýšit účinky síly odstředivé. Směr Coriolisovy síly má za následek asymetrii neinerciálního referenčního systému. Rozumným přístupem u složitějších systémů odlévání je simulace na počítači (Flow-3D). Velmi dobře reprodukuje reálné experimenty. Její výsledky usnadní úpravy systému, aby se zajistilo stabilizované plnění formy s jednoznačně definovaným směrem (text i anglicky).

Úvahy o konstrukci jader a forem vyrobených 3D tiskem Design Considerations for Three Dimensional Printed Cores and Molds WOODS, K., RAVI, S. Transactions AFS, 123, 2015, s. 169–176 Jsou předloženy výsledky zkoušek zaměřených na různá hlediska, která je nutno respektovat při výrobě formy, resp. jádra, 3D tiskem. Shrnuty možnosti a přednosti 3D tisku. Popsán postup přípravy výroby, využití možnosti umístění 3D modelu s jakoukoliv orientací, umístění nálitků a průduchů a další aspekty (viz Modern Casting, 2015, č. 5, s. 24, výtah). Výzkum procesních parametrů obalované písčité směsi vytvrzované 3D světlem v postupu rapid casting An Investigation into Processing Parameters for 3D-Light Cured Sand Used in Rapid Casting DERRICK, S., RAMRATTAN, S., KONKEL, M. Transactions AFS, 123, 2015, s. 201–207 Studie se zaměřila na dva procesní parametry – teplota formy a doba expozice – ve způsobu výroby forem a jader, který využívá hybridní výrobu metodami

Výroba základních modelů pro lití do pískových forem Izgotovlenije master-modelej dlja liťja v pesčatyje formy SELEZNEV, V. A. Litejnoje Proizvodstvo, 2014, č. 6, s. 37–40 Pojednává se o inovačních technologiích vypracování základních modelů pro slévárny. Technologie počítá s vývojem 3D modelů budoucích odlitků na základě integrovaných konstrukčních a technologických systémů a s výrobou základních modelů z plastu postupem 3D tisku pro následné odlévání těchto odlitků do pískových forem. Simulace objemu a rozdělení vzduchu strženého taveninou do zkušební formy pro lití pod tlakem Symulacja ilosci i rozmieszczania powietrza zamknietego wewnatrz cieklego metalu w testowej formie cisnieniowej MALYSZA, M. aj. Prace Institutu Odlewnictwa, 55, 2015, č. 4, s. 21–31 Úvodem pojednáno o požadavcích kladených na formy pro tlakové lití. Dále se rozebírají přednosti použití počítačové simulace procesu tlakového lití jako pomůcky při návrhu konstrukce formy. Příspěvek analyzuje chování okolního ovzduší za podmínek tlakového lití. Pro simulaci procesu se použil program Flow-3D. Výsledky se vizualizovaly jak pro formu se stupňovitou injektovou větrací vložkou, tak bez ní (text i anglicky). Vypracování podkladů difuzního mechanizmu sušení keramických forem Opracowanie podstaw dyfuzyjnego mechanizmu suszenia formy SZEPANIAK-LALEWICZ, K., WOŠ, M. Prace Institutu Odlewnictwa, 55, 2015, č. 4, s. 67–77 Cílem prací bylo sestavení matematického modelu a jeho použití pro numerickou analýzu procesu sušení vícevrstvých keramických forem. Numerická analýza v programu FLOW-3D má později sloužit jako nástroj ve vývoji optimální metody sušení zmíněných forem pro přesné lití slitin titanu. Popsán navržený 2rozměrný model a jeho použití (text i anglicky).

Příklady 3D technologie ve slévárenských procesech, snížení spotřeby kovu v odlitcích Primery 3D-technologiji v litejnych processach, sniženije metallojomkosti otlivok DOROŠENKO, V. S. Liťje i Metallurgija, 82, 2016, č. 1, s. 34–39 Je popsána konstrukce odlitků vyrobených technologií 3D tisku. Popsány jsou také některé nové postupy této technologie a materiály používané pro aditivní RP. Dále jsou uvedeny konkrétní příklady odlitků vyrobených 3D tiskem a pojednáno o jeho výhodách a perspektivách. 3D tisk – možná alternativa k technologiím odlévání, tváření a obrábění? FOUSOVÁ, M. aj. Slévárenství, 64, 2016, č. 5–6, s. 173–175 V práci je charakterizován materiál připravený postupem SLM, popsán postup výrobního procesu, konstrukce a funkce tiskárny pro 3D tisk. Cílem práce bylo prokázat, zda je technologie 3D tisku schopna nahradit technologie konvenční při zachování požadovaných vlastností výrobků. Jsou uvedeny podmínky, průběh zkoušek a vyhodnoceny výsledky. Zvláštnosti navrhování spékaných furanových forem Osobennosti projektirovanija sintezirovannych furanovych form OZEROVA, Je. S. aj. Litejnoje Proizvodstvo, 2015, č. 11, s. 8–10 Výčet a stručný popis jednotlivých kroků při výrobě pískové formy z furanové formovací směsi spékáním 3D tiskem. Pojednává se také o perspektivách této technologie z hlediska vývoje vhodných směsí z domácích surovin a provozního využití. Vývoj procesu lití pásových odlitků z hliníkových kompozitních materiálů – numerická simulace a praktické zkoušky Prozessentwicklung des Giessens von bandförmigen Aluminium-Verbundwerkstoffen – Numerische Simulation und praktische Prüfungen HEUGENHAUSER, S., KASCHNITZ, E., SCHUMACHER, P. Giesserei-Rundschau, 63, 2016, č. 9–10, s. 222–230 Ke zkouškám sdruženého lití slitin Al při různých parametrech bylo zkonstruováno speciální licí zařízení umožňující poloplynulé odlévání kompaundních desek. Zjišťovalo se, jak určité parametry lití ovlivňují pásmo spojení. Pro hlubší pohled do tepelných poměrů pásma spojení materiálů byl sestaven úplný 3D

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

L I T ER Á R N Í PŘ EH L EDY

Kapacita absorpce tepla a degradace pojiva jader vyrobených 3D tiskem zkoumaná inverzní Fourierovou tepelnou analýzou Heat Absorption Capacity and Binder Degradation Characteristic of 3D Printed Cores Investigated by Inverse Fourier Thermal Analysis SVIDRÓ, J. T. aj. Transactions AFS, 123, 2015, s. 135–143 Popsána průkopnická metoda, která umožňuje stanovení nových termofyzikálních vlastností a vlastnosti přestupu tepla různých typů formovacích materiálů. Je založena na měření teploty uvnitř jádra kulatého tvaru vyrobeného 3D tiskem. Výsledky se vyhodnocovaly speciálním použitím inverzní Fourierovy tepelné analýzy. Popis podmínek a průběhu prací, vyhodnocení výsledků.

RP (kombinace aditivní a subtraktivní výroby). Při postupu se obalovaná směs vytvrzuje po vrstvách metodou nazvanou 3D-Light Cured Sand (LCS – 3D vytvrzování směsi světlem). Práce navazuje na předchozí výzkum v této oblasti (viz Transactions AFS, 2014, s. 201). Jsou uvedeny podmínky a průběh prací.

Aditivní v ýroba a simulace slévárenských procesů ve slévárenských časopisech

L I T ER Á R N Í PŘ EH L EDY

model FEM (FLOW-3D), kterým lze co nejpřesněji simulovat reálný proces odlévání. Popis prací (viz Giesserei, 2015, č. 3, s. 40.) Využití numerických simulací a CAD programů v PBS Velká Bíteš JOCH, A., ŇUKSA, P., KVASNICA, P. Slévárenství, 64, 2016, č. 7–8, s. 240–244 Je popsáno využití programu ProCAST s podporou CAD programů a 3D měření pro optimalizaci parametrů výroby odlitků, analýzy procesu lití, tuhnutí, výsledné makrostruktury a deformace odlitku v PBS Velká Bíteš. Získané výsledky se používají pro vstupní analýzu při vývoji všech nových odlitků. Doplněno četnými obrázky. Možnost měření výšky syrových forem optickým 3D skenováním Traceability of Height Measurements on Green Sand Molds Using Optical 3D Scanning MOHAGHEGH, K. aj.

Transactions AFS, 124, 2016, s. 113–120 Jedná se o metrologický přístup k měření výšky syrových forem 3D optickým skenováním s projekcí okraje. Je popsán nově vyvinutý zkušební váleček a celý postup měření včetně měřicího zařízení. Shrnuty a vyhodnoceny výsledky. Úvahy o konstrukci jader a forem vyrobených 3D tiskem Designüberlegungen für Kerne und Formen aus dem 3D-Drucker WOODS, K., RAVI, S. Giesserei-Praxis, 67, 2016, č. 12, s. 500–506 Jsou předloženy výsledky zkoušek zaměřených na různá hlediska, která je nutno respektovat při výrobě formy, resp. jádra, 3D tiskem. Shrnuty možnosti a přednosti 3D tisku. Popsán postup přípravy výroby, využití možnosti umístění 3D modelu s jakoukoliv orientací, umístění nálitků a průduchů a další aspekty (viz Transactions AFS, 2015, s. 169, a Modern Casting, 2015, č. 5, s. 24, výtah).

Selektivní laserové natavování: moderní výrobní technologie Selektives Laserschmelzen: Eine moderne Fertigungstechnologie VOLLRATH, K. Giesserei-Praxis, 67, 2016, č. 11, s. 456–458 Postup SLM byl vyvinut pro 3D tisk kovových materiálů. Je stručně uveden jeho princip, používané materiály, zvláštnosti a omezení, vhodné oblasti použití, srovnání mechanických vlastností s konvečně vyrobenými konstrukčními díly. Vyobrazení takto vyrobených konstrukčních dílů.

Všechny uvedené časopisy jsou k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, infoslevarny@tiscali.cz, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Odborné akce připravované ČSS Název akce 25. seminář Ekologie a slévárenství 54. zasedání Odborné komise ekonomické 301. výjezdní zasedání Oblastního výboru východočeského regionu 152. zasedání Odborné komise pro tavení oceli na odlitky Zasedání OK pro LKG Zasedání OK pro lití pod tlakem XXIII. celostátní školení tavičů a mistrů oboru elektrooceli a litiny s kuličkovým grafitem

termín 18. 5. 2017 6.–7. 6. 2017 14. 6. 2017

15.–16. 6. 2017 31. 5. 2017 květen/červen

11.–13. 9. 2017

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

místo konání

odborný garant

kontakt

Hradec Králové

Ing. Vladimír Bláha

blaha@empla.cz

Zlín

doc. Ing. Václav Kafka, CSc.

vaclav.kafka@upcmail.cz

Třebechovice pod Orebem

Ing. Ivo Lána, Ph.D.

lana.i@slevarna.cz

DESTRO, Kladno

Ing. Martin Balcar, Ph.D.

Bc. Jarmila Malá jarmila.mala@zdas.cz

ČVUT Praha

doc. Ing. Antonín Mores, CSc.

antonin.mores@seznam.cz

Mikulov

Ing. Vladimír Barci

hotel Svratka, Svratka

Ing. Martin Balcar, Ph.D. Bc. Jarmila Malá

Ing. Martin Balcar, Ph.D. martin.balcar@zdas.cz Bc. Jarmila Malá jarmila.mala@zdas.cz

V y u ž i t í o d p a d n í h o t e p l a k v ý r o b ě e l e k t r i c ké e n e r g i e a d o d á v c e t e p l a P. S z t u r c

Využití odpadního tepla k výrobě elektrické energie a dodávce tepla

Ing. Pavel Szturc, Ph.D. F o r S T E E L , s . r. o . pavel.szturc@forsteel.cz

Průmyslové procesy spotřebovávají velké množství zemního plynu a elektřiny, následně produkují odpadní teplo, které je často vypouštěno bez dalšího užitku do ovzduší. Optimálním řešením je, když se odpadní tepelná energie vrátí zpět do výrobního procesu. Tímto způsobem snižuje energetickou náročnost výrobního procesu rekuperací tepla, například ohřevem spalovacího vzduchu a plynu u plynových hořáků nebo předehřevem vsázky tavicích agregátů. Příspěvek názorně ukazuje efektivní způsob využití odpadního tepla spalin u ocelárenské obloukové elektrické pece k předehřevu vsázky, výrobě elektrické energie a dodávky tepelné energie pro teplovodní okruhy městského centrálního zásobování teplem. Pr o j e k t PITAG O R A S V rámci evropského projektu PITAGORAS (FP7, Program Chytrá města) byl v hutním závodu ORI MARTIN v Brescii, Itálie, vybudován a uveden do provozu velký pilotní projekt zaměřený na výrobu elektrické energie a tepla s využitím odpadního tepla z elektrické obloukové pece (EOP). Zařízení instalované za předehřívací linkou šrotu bylo uvedeno do provozu v červnu 2016 s potenciálem využití výkonu výstupních spalin z linky předehřevu šrotu 9,1 MWt. V letních měsících (duben–říjen) je získaná tepelná energie využívána k výrobě elektrické

energie technologií ORC s výkonem 1800 kWe. V zimních měsících (listopad–březen) je odpadní energie využívána k dodávkám tepla s výkonem 10 MWt do města Brescia. V současné době jsou shromažďována a analyzována data a v průběhu roku 2017 by mohly být k dispozici první analýzy hodnocení. V tab. I jsou uvedeny vstupní projektované parametry pilotního zařízení. Z ávě r V rámci projektu PITAGORAS (http:// pitagorasproject.eu) bylo navrženo a uvedeno do provozu zařízení parního kotle, akumulátoru páry, jednotky ORC a výměníkové stanice tepla (obr. 1). Jedná se o jednu z mála instalací v Evropě, která v sobě spojuje jak výrobu elektrické energie, tak dodávku tepla do centrálního vytápění. Oba podsystémy jsou optimalizovány na maximální využití odpadního tepla. Tento úspěšný projekt může inspirovat další průmyslové závody, jako hutě, kovárny, slévárny aj., k využívání odpadního tepla. Poděkování Projekt byl finančně podpořen z programu Evropské unie FP7/2007-2013, číslo grantové smlouvy n° ENER / FP7EN / 314596 / PITAGORAS. Tento příspěvek odráží pouze názory autorů a Evropská unie není odpovědná za jakékoliv použití, které mohou vyplývat z informací v ní obsažených.

Obr. 1. Jmenovité parametry projektu PITAGORAS

Tab. I. Vstupní projektované parametry pilotního řízení

Parní kotel

Stručný popis

Technická data

Slouží k výměně energie mezi odpadními spalinami a vodou. Je složen z ekonomizéru (předehřev vody) a čtyř výparníků (k výrobě saturované páry). V horní části bojleru je instalován parní buben.

Průměrný průtok spalin (suchých) je 100 000 Nm3/h. Průměrná provozní teplota 500 °C / 210 °C (vstup/výstup). Nominální kapacita 9,1 MWth, předpokládaná výroba 52 000 MWhth/rok.

Akumulátor páry

S ohledem na nerovnoměrný proces výroby v EOP je pro optimální Pracuje v rozmezí 10 až 24 barů s teplotou 185 až 224 °C. provoz jednotky ORC potřebný akumulátor páry. Kapacita akumulace je 6 MWht.

ORC

Navržený k maximalizaci výroby elektrické energie, ORC je dodán firmou Turboden. Přenos tepla je zajištěn saturovanou párou, pracovní médium k pohonu ORC jednotky je silikonový olej (MM).

Tepelný výkon výparníku: 10,42 MWth. Průměrná čistá efektivita 17,5 %. Nominální výkon: 1800 kWe. Předpokládaná výroba elektřiny: 4200 MWh/rok.

Dodávka tepla Hlavní komponenty: dva stejné deskové výměníky tepla (pára–voda) do centrálního Tepelný výkon do centrální sítě: 10 MWt. a zásobník. systému vytápění

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Z PRAXE

Waste heat recovery in the steel mill for production of electricity and heat supply

Ú vo d

Ch. Fourberg – L. Pacal – S. Ivanov – D. Hošák – M. Lubojacký

3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group Ing. Christian Fourberg

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, Düsseldorf

Ing. Lubor Pacal Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Dr.-Ing. Stefan Ivanov Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

David Hošák Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Ing. Miroslav Lubojacký Hüttenes-Albertus CZ, s . r. o .

Ú vo d – „w h o i s w h o “ voxe l j e t Výrobce vysoce výkonných 3D tiskových systémů a specialista pro beznástrojovou a automatizovanou výrobu licích forem a jader z písku a plastových dílů podle specifikace zákazníka. Voxeljet spravuje jedno z vedoucích center pro zakázkovou výrobu pískových forem pro lití kovů.

Hüttenes-Albertus Group Vyvíjí a vyrábí inovativních pojivové systémy a slévárenské pomocné materiály. Hüttenes-Albertus dodává do sléváren celého světa nejmodernější chemické slévárenské produkty pro všechny způsoby výroby forem a jader. Základy 3D tisk formovacích systémů pro použití ve slévárenství. Z množství vyvíjených procesů, které se ve výrobní technice osvědčily, se tento článek týká „nepřímého, 3D tisk“ procesu ve smyslu článku VDI 3404 [1]. Podle této definice se jedná o „vrstvený stavební proces s bodovým nanášením pojiva a následným spojením sypkého formovacího materiálu“. Zařazení jako „nepřímá metoda“ vyplývá z toho, že „díl vyrobený v generativním výrobním procesu slouží jako základní matečný model / nástroj pro další výrobu (zde odlévání)“. 3D tisk s formovacími systémy je proces, který se nejvíce prosadil při výrobě forem a jader ve slévárenství [1], [2]. Především v oblasti vývoje a prototypingu hrají formy a jádra vyráběná systémem 3D významnou roli [3], [4]. Z důvodu poptávky po stále širší variabilitě, spojené s požadavkem na kratší dobu vývoje, se tento výrobní proces stává stále konkurenceschopnější i pro větší série [5]. 3D proces umožňuje uživateli dostat se od CAD dat přímo k odlévatelným formám a jádrům. Obr. 1 schematicky znázorňuje jednotlivé výrobní kroky. 3D CAD data vyráběného dílu jsou za pomoci konkrétního softwaru přenášena do 2D vrstev a předávána 3D tiskárně. Každý stavební krok sestává z nanesení tenké (cca 0,25 mm) vrstvy písku, selektivního potištění této vrstvy pomocí pojiva a následného snížení základové desky pracovního prostoru

Obr. 1. Výrobní kroky 3D tisku s pískovým základem [6]

3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

o tloušťku nanesené vrstvy. Početným opakováním těchto kroků je postupně vyrobena písková forma, která po ukončení tisku musí být pouze vyjmuta z okolního zbylého písku, než bude dále zpracovávána. Po j i vové s y s t é my p r o organický a anorganický 3D tisk a nutnost t e rm ic ké ho ve d e ní p r o ce su V rámci provedených průzkumů byl původně systém společnosti voxeljet AG vyvinut pro zpracování polymerů. Díky cílenému upravování zařízení na již používaný anorganický sytém písek–pojivo došlo již v počátečních fázích k zajištění základní zpracovatelnosti anorganického formovacího systémuv procesu 3D tisku. Aby bylo možné plně využít potenciál anorganického pojivového systému, je nutná – při srovnání s 3D tiskem pojivového systému za studena míchaných pryskyřic – termická podpora výrobního procesu. Obr. 2 představuje schematicky průběh pojivového procesu u organického sytému za studena míchaných pryskyřic. Výchozím bodem výroby formy nebo jádra je křemenný písek jako základní formovací směs. U organického procesu dochází ke smíchání základní formovací směsi s jednou z tekutých složek (pryskyřice/tvrdidlo) krátce před začátkem procesu tisku. „Recoater“ nanese v pracovním prostoru formovací směs potaženou pojivovou komponentou. Zde je následně selektivně potištěn tiskovou hlavou. Jakmile se při tisku obě pojivové složky setkají, dojde k vytvrzovací reakci pryskyřice, čímž jsou zrna písku ležící v okolí na sebe pevně napojena pojivovými můstky. Organický pojivový systém je chemicky přesně nastaven na použití ve 3D tisku, takže bezprostředně po skončení tiskového procesu je možno vyjmout téměř

Obr. 2. Schematické zobrazení 3D tiskového procesu s organickým a anorganickým pojivovým systémem a křemenným pískem jako základní formovací látkou

3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group

měnit parametry procesu 3D tisku, které jsou v následující části detailně popsány. Te c h n o l o g i e: s p o j ová n í p rá š kov ýc h č á s t í p r o c e s u 3 D t i s k (o b r. 4 , t a b. I) – – – –

Umožňuje největší stavební formu Cenově výhodnější proti konkurenci Vysoce precizní s výborným detailem Atraktivní materiálové sady pro průmyslové a obchodní použití

úzké spolupráci firem voxeljet a Hüttenes-Albertus bylo možné již zavedený 3D tisk s furanovou pryskyřicí podstatně dále rozvinout. Hlavním cílem byla úspora vstupní suroviny písek: nevyužitý písek musel být dosud z větší části deponován. Pa r t n e r s t v í ve v ý vo j i Díky cílenému vývoji a partnerské spolupráci s firmou voxeljet mohla firma Hüttenes-Albertus dále optimalizovat furanový proces pro 3D tisk písku. Kromě výzvy zařadit klasický furanový pojivový

Tab. I. Chemie procesu 3D tisku Vlastnosti

na bázi furanu / fenolu

skořepinová forma anorganika

ztráta žíháním [hmot. %]

cca 1,9

4–5

cca 0,5

pevnost v ohybu [N/cm²]

> 230

> 700

> 200

min. tloušťka stěny [mm]

1,0

0,5

2,0

písek

křemenný, Kerphalite, Cerabeads

křemenný, Cerabeads

velikost částic

150–210 μm, AFS 85 ± 10

slitiny

železo, ocel, lehké kovy, hliník, měď, mosaz

železo, ocel

lehké kovy, hliník

Tab. II. Charakteristika 3D tisku s furanovou pryskyřicí Ztráta žíháním [%]

cca 1,9

Pevnost v ohybu [N/cm²]

> 230

Tloušťka stěny min. [mm] 1 Obr. 3. Schematický popis rozpouštění, smáčení a vytvrzování anorganického pojivového systému

Typy písků

křemenný, Kerphalite, Cerabeads

Jemnost písku

150–210 μm, AFS 85 ± 10

Užití

železo, ocel, lehké kovy, hliník, měď, mosaz

Obr. 4. Průběh 3D tisku písku

Jakmile přijde kapalina do kontaktu se suchou směsí – vodní sklo, způsobí rozpuštění vodního skla a aktivuje tím systém. Vznikne viskózní vodní sklo, které je schopné obalit okolní zrna písku. Pokud je ze systému fyzikálním sušením voda z velké části opět odebrána, vodní sklo vytvoří pojivové můstky mezi písečnými zrny, které vedou ke zlepšení přilnavosti [7]. Způsob aktivace a zastavení systému ovlivňují zásadně vlastnosti vytištěných forem a jader. Aby bylo možné tyto cíleně řídit, lze různě

3 D t i s k p í s k u s f u ra n ovo u p r y s k y ř i c í (t a b. I I) Tisk s furanovou pryskyřicí šetří vstupní suroviny Filozofií firmy Hüttenes-Albertus je vyvíjet pro slévárenský průmysl trvale udržitelné procesy, které šetří jak energie, tak i vstupní suroviny. Vedle stále rostoucího významu anorganicky pojených jader a forem spatřuje firma Hüttenes-Albertus jako svou povinnost i nadále optimalizovat stávající a odzkoušené procesy. Díky

systém do produktové palety 3D tisku se díky intenzivní výzkumné práci podařilo vyvinout nový systém ke zpracování nevyužitého, nespojeného písku. Pr o c e s (o b r. 5) Nově vyvinutý formovací proces dovoluje použít 3D tiskárny s oddělenou míchací technikou i konvenční tiskárny. Díky velmi dobré skladovatelnosti aktivátoru / směsi písku může být míchací proces oddělen od citlivého procesu tisku.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

kompletně vytvrzenou formu. Anorganický 3D proces vychází také z křemenného písku jako základní formovací látky. Zde je ale křemenný písek před započetím procesu smíchán se suchým práškem křemičitanu sodného, který slouží jako anorganické pojivo vodního skla. Smíchání systému písek–pojivo je časově nezávislé na procesu 3D tisku, protože tato suchá směs může být za vhodných podmínek bezproblémově uskladněna. Stejně jako při organickém procesu nanáší „recoater“ i v anorganickém procesu je systém písek–pojivo v pracovním prostoru ve vrstvách. Tisková tekutina, kterou jsou potištěny oblasti určené ke spojení, sestává v případě anorganického procesu převážně z vody, která slouží jako rozpouštědlo suchého vodního skla. Aby bylo možné použít k tisku vodu při použití běžné Piezo-tiskové hlavy, je nutné odpovídajícím způsobem upravit viskozitu a povrchové napětí. Obr. 3 detailně představuje jednotlivé kroky reakce anorganického systému písek–pojivo.

Ch. Fourberg – L. Pacal – S. Ivanov – D. Hošák – M. Lubojacký

Průběh tisku se sám o sobě neodlišuje od zavedeného furanového procesu. Při tomto se písek obohacený o aktivátor klade ve vrstvách o síle např. 0,25–0,30 mm a následně je potištěn furanovým pojivem. Vytvrzování proběhne samovolně. Tento postup se opakuje vrstvu po vrstvě, dokud není vyrobena požadovaná forma. Na práškovém loži pak dochází k dotvrzování, než je odstraněn nevyužitý písek. Až 30 % tohoto písku může být znovu použito bez kvalitativních omezení. Stavební díly projdou druhým vytvrzením v peci, než jsou připraveny k odlévání.

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Výhody Klasické furanové systémy pro 3D tisk neumožňují opětovně použít písek nevyužitý při tisku. Tuto nevýhodu se díky nově vyvinutému pojivovému systému podařilo výrazně snížit. Nasazení furanového pojiva a aktivátoru od Hüttenes-Albertus nabízí výhody, které přehledně uvádí tab. III. Na obr. 6 jsou pak zachycena jádra vyrobená 3D tiskem s furanovou pryskyřicí.

3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group

Obr. 5. Průběh furanového procesu pro 3D tisk písku

Tab. III. Výhody nasazení furanového pojiva a aktivátoru od Hüttenes-Albertus Výhody

nevýhody

+ snížení nákladů za pojivo a písek

+ omezení odpadu písku a nákladů za likvidaci

− rychlé vytváření plynů

+ zjednodušení regenerace písku

+ regenerace písku až 30 %

− při vyšších teplotách mohou klesat pevnosti

+ dlouhá skladovatelnost aktivá+ jednodušší vyjmutí dílů toru a pískové směsi + zlepšení závěrečného opracování

+ mnohostranné možnosti použití

+ dobré vlastnosti pevnosti bezprostředně po tisku

+ je možné použít pro většinu slitin

+ cenově výhodné materiály

+ není potřeba žádné následné opracování

+ samovytvrzující

+ bezproblémové vyjmutí jádra

– možný průnik kovu − pojivo klasifikováno jako toxický materiál

− recyklace písku je náročná

Obr. 7. Průběh skořepinového lití s pískovým 3D tiskem

Tab. IV. Výhody a nevýhody 3D tisku se skořepinovým pískem Výhody

Obr. 6. Příklad jader vyrobených 3D tiskem s furanovou pryskyřicí

3D tisk písku se s ko ř e p i n ov ý m p í s ke m (o b r. 7, t a b. I V, o b r. 8)

Obr. 8. Příklad jader vyrobených 3D tiskem metodou shell

100

nevýhody

+ komplexně předobalený písek

+ výborná povrchová kvalita především u oceli a železa

− nízká pevnost za syrova 180 N/cm²

+ enormní pevnost až 1000 N/cm²

+ kompletní recyklace nespojeného písku

− vyšší náklady za písek

+ možnost tisku dutých struktur + možné velmi tenké vrstvy

+ velmi dlouhá životnost písku a forem

3D tisk písku s anorganikou (o b r. 9, t a b. V, o b r. 1 0 a 1 1)

Obr. 9. Průběh anorganického procesu pro 3D tisk písku

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

− komplexní konečné opracování − relativně vysoký podíl pojiva (5 hmot. %)

3D tisk. Úzká spolupráce firem voxeljet a Hüttenes-Albertus Group

Ch. Fourberg – L. Pacal – S. Ivanov – D. Hošák – M. Lubojacký

více komponent. To snižuje nejen počet dílů, ale také zmenšuje vynaložené úsilí sléváren před a po odlévání.

Tab. V. Přednosti a nevýhody 3D tisku písku s anorganikou Přednosti

nevýhody

+ absence toxických materiálů

+ pojivový materiál založený na vodním skle (křemičitan sodný)

− relativně vysoké náklady na písek

+ žádné emise u odlévání

+ jádra mohou být rozpuštěna ve vodě

− komplexní konečné opracování

+ dobré výsledky u slitin lehkých kovů + nízká tvorba plynů

− vyjmutí jádra relativně obtížné − pojivový materiál nasává vzdušnou vlhkost

Příklad jader vyrobených 3D tiskem s anorganickými pojivy

[1] VDI: Generative Fertigungsverfahren Rapid-Technologien (Rapid Prototyping) Grundlagen, Begriffe, Qualitätskenngrößen, Liefervereinbarungen. Berlin, Dezember 2009 (3404). [2] EDERER, Ingo Dr.: Werkzeuglose Formherstellung mittels 3D-Drucktechnologie. Giesserei-Praxis, 2004, 55(11), s. 407–410. ISSN 0016-9781. [3] HÖCHSMANN, Rainer: Wie das 3-D-Druckverfahren Giessereiprozesse revolutioniert. Giesserei, 2013, 100(11), 66–68. ISSN 0016-9765. [4] HOECHSMANN, Rainer: Perspektiven 3D-Druck: Auf dem Sprung in die Serienfertigung. Giesserei,

3 D t i s k p í s k u s f e n o l ovo u p r ysk y ři c í (o b r. 1 2 , t a b. V I, o b r. 1 3 – 1 5)

Obr. 12. Průběh technologie s fenolovou pryskyřicí pro 3D tisk

Tab. VI. Přednosti a nevýhody 3D tisku písku s fenolovou pryskyřicí Obr. 13. Příklad jader vyrobených 3D tiskem s fenolovou pryskyřicí

Přednosti

nevýhody

+ běžný písek, žádná úprava

+ nízká deformace za horka (rozměrová přesnost odlitků)

+ dosahuje po vytisknutí 240 N/cm²

+ nízký vývin plynů

− zvýšená procesní teplota vede ke smršťování

+ volně nastavitelný obsah pojiva + možnost tisku dutých struktur a z toho vyplývající pevnost + vynikající pevnost po dodatečném opracování až do 500 N/cm²

+ možnost tisku velmi tenkých částí jader

+ nízký obsah pojiva (1,9 hmot. %)

+ kompletní recyklace nespojeného písku

Z ávě r

Obr. Příklad jader vyrobených 3D tis14 a 15. kem s fenolovou pryskyřicí

3D tisk s voxeljetem umožňuje při použití běžných slévárenských materiálů jako např. tradičních křemenných písků, polymethylmethakrylátu a vhodných pojivových systémů dosažení perfektních slévárenských řešení jak při lití do pískových forem, tak u přesného lití. Přitom se dají zpracovat všechny slévatelné lehké a těžké kovy v kvalitě srovnatelné se sériovou výrobou a při stejné manipulaci. Pomocí 3D tisku se dají vytvořit komplexní geometrie precizně a s časovou úsporou. Stejně tak je možné spojit

− odstraňování horkého písku

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

101

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Obr. 10 a 11.

+ možnost kompletní recyklace nespojeného písku

L i t e ra t u ra

M E TO S , v. o. s .

3D data ve slévárenství

Práce s 3D daty ve slévárenské praxi v současné době zažívá prudký rozmach. Konstrukce strojních součástí jsou vybavovány výkonnými počítači se silnou grafikou. Zákazníci jsou rok od roku náročnější na celkovou jakost odlitků, vyšší přesnost a kvalitu povrchu. Kromě jiného automobilový průmysl také soustavně klade důraz na snižování hmotnosti odlitků a jejich ceny. Jednou z velmi bouřlivě se rozvíjejících technologií, které mohou splňovat požadavky zákazníků na odlitky, jsou aditivní technologie – 3D tisky. Pro slévárenskou výrobu jsou v současnosti využitelné tyto technologie:

pecí. Německá dceřiná společnost se převážně zabývá vývojem technologie 3D tisku pískových forem a výrobou tiskáren. Společnost ExOne ve svých PSC (Production Service Center) umístěných v USA, Německu, Itálii, Švédsku a Japonsku zajišťuje výrobu kovových součástek, pískových forem a jader dle přání zákazníka na základě jím dodaných 3D dat. V současné době jsou tyto služby využívány především firmami. Podrobnosti o výrobním programu je možné získat na www.exone.com. Nabídka aditivních tiskáren, které má firma ExOne ve svém výrobním programu, je následující: Exerial – vysoce produktivní tiskárna slévárenských forem a jader. Je určena pro sériovou výrobu. Tiskový výkon 300–400 l/h. Job box 2 × 2200 × 1200 × 700 mm. Produktivitou je tiskárna schopna nahradit několik jádrařských strojů. Pojivový systém: furan. S-Max – produktivní tiskárna slévárenských forem a jader. Je určena pro sériovou výrobu. Tiskový výkon 60–85 l/h. Job box

– 3D tisk plastů – používá se pro výrobu maket, jader, modelů nebo jiných součástí modelových zařízení; – 3D tisk forem a jader – umožňuje výrobu odlitků bez nutnosti vyrábět modelové zařízení; – 3D tisk kovových prášků – nahrazuje odlévání strojírenských součástí. Technologií 3D tisku je z kovového prášku vyroben polotovar, který je následně za vysokých teplot zesintrován. Sintrací je zhotovena strojírenská součást, kterou je možné po obrobení použít jako montážní díl. Vedoucí světovou firmou v oblasti vývoje, výzkumu a konstrukce zařízení 3D tiskáren pískových forem, jader a kovových prášků je firma ExOne se sídlem v USA nedaleko Pittsburghu. Dceřiná společnost ExOne má sídlo v německém Gersthofenu nedaleko Augsburgu. Americká mateřská společnost se zabývá především vývojem tisku kovových prášků, výrobou 3D tiskáren a sintračních

1 × 1800 × 1000 × 700 mm. Pojivový systém: furan, fenol, silikát. S-Print – tiskárna slévárenských forem a jader určená pro vývoj, výzkum a malosériovou a kusovou výrobu. Tiskový výkon 16–36 l/h. Job box 1 × 800 × 500 × 400 mm. Pojivový systém: furan, fenol, silikát. M-Print – tiskárna určená pro sériovou výrobu kovových součástí tiskem kovových prášků. Tiskový výkon 60 s jedna vrstva. Job box 1 × 800 × 500 × 400 mm. Pojivový systém: rozpouštědlo, fenol. M-Flex – tiskárna určená pro vývoj, výzkum a kusovou výrobu kovových součástí. Tiskový výkon 30–60 s jedna vrstva. Job box 1 × 400 × 250 × 250 mm. Pojivový systém: rozpouštědlo, fenol. Nedílnou součástí práce slévárenských techniků s 3D daty je kontrola rozměrů odlitků a modelových zařízení. V současné době jsou tři základní postupy kontroly rozměrů: – klasická kontrola za použití rýsovací

Ing. Jan Šlajs

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

M E TOS, v. o. s., Chrudim

102

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

desky, posuvných a jiných měřidel, návrhů, rýsování os atd. Nevýhodou je velmi složité přenášení rozměrů a výchozích základen z odlitků modelů na jaderníky, popřípadě odlitky a v mnoha případech technická nemožnost požadovaný rozměr zjistit. S nutností přenášet rozměry klesá přesnost kontroly; – 3D měření pomocí dotykového měřicího zařízení. Pracuje s velmi vysokou přesností, ale k přesnému vyhodnocení má omezený počet bodů, například pro určení středů kružnic, vyhodnocení rádiů a křivek. Je problematické přenášení výchozích základen mezi modelem, jaderníkem a odlitkem a při hledání odchylek tvaru odlitku a opracování; – 3D měření technologií skenování. Tato technologie je pro slévárenskou praxi dostatečně přesná. Nevýhodou je komplikované zjišťování vnitřních tvarů a hlubokých dutin, kam skener „nevidí“. Výhodou je, že vyhodnocuje velké množství naměřených bodů a za pomoci potřebného softwaru jsme schopni zkontrolovat všechny rozměry kontrolovaného předmětu, vytvořit objemový 3D model, porovnat 3D model konkrétního odlitku s 3D modelem konstruktéra a porovnat výchozí operace obráběčů s tvarem odlitku. Polská firma SMARTTECH Ltd. se sídlem ve Varšavě se zabývá vývojem a výrobou optických skenerů. Ve svém výrobním programu má spektrometry určené pro průmysl, archeologii, muzea, lékařství a skenery multimediální. Skenery s úspěchem využitelné ve slévárenství jsou: – MICRON 3D – konstruován jako mobilní měřicí zařízení. Lze jej kalibrovat podle normy VDI/VDE 2634 a může být používán jako akreditované měřicí zařízení. Měřená plocha 150 × 200 m až 600 × 800 mm do hloubky 120 až 350 mm s rozlišením detektoru 5 nebo 10 Mpix; – scan 3D DUAL VOLUME – mobilní zařízení, které má dva nezávislé světelné paprsky a dva detektory. Měřená plocha 80 × 100 až 1200 × 1600 mm do hloubky 5 až 1200 mm s rozlišením detektorů 2, 5 nebo 10 Mpix; – scan MICRON 3D color 24 Mpix – mobilní zařízení určené pro přesné zjišťování rozměrů a barev skenovaného objektu. Zařízení je vhodné pro projektanty, rozvojové inženýry a archeology. Skener umožňuje skenovat objekty od 20 do 3000 mm; – scan 3D qualify a scan 3D surface – standardní průmyslové skenery vybavené ovládacím softwarem Geomagic. Oficiální zástupce firem ExOne a SMARTTECH Ltd. pro Českou a Slovenskou republiku: METOS, v. o. s., Tovární 290 537 01 Chrudim, www.metos.cz

ACE S O P r a h a , s . r. o.

Ondarshiner. Poprvé v Evropě! Stroj, který zajistí všechny potřeby pro regeneraci písku Ing. Zdeněk Veitz ACE S O P r a h a , s . r. o .

Ondarlan S.L. je dceřiná společnost koncernu Inductotherm Group, která vyrábí ve Španělsku v licenci japonské firmy Taiyo Machinery Co., Ltd., robustní ONDARSHINER – zařízení pro regeneraci písku v těžkých provozních podmínkách.

ACESO PRAHA, s. r. o. K Červenému vrchu 7 160 00 Praha 6 tel.: 603 252 685 aceso@aceso.cz www.aceso.cz

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

103

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Písková zrna jsou působením odstředivých a třecích sil zbavena nežádoucích složek přítomných ve formovacím písku. Písková zrna nejsou při tomto procesu drcena. Zařízení je schopno přizpůsobit se každému výrobnímu procesu, každé slévárně a každému zákazníkovi. V dávkovém režimu je požadované produkce a kvality dosaženo využitím dokonalého řízení počtu ot./min a doby, během níž je písek zpracován. V nepřetržitém režimu lze dosáhnout vysoké produkce. Zařízení je na konci opatřeno fluidním ložem k odstranění prachu. Jedna z unikátních vlastností tohoto zařízení je ta, že množství vygenerovaného prachu závisí pouze na nepůvodních a nežádoucích složkách obsažených v písku. Nedochází k drcení pískových zrn. Ondarlan S.L. je strojírenská firma založená roku 1993, specializovaná na dodávku všech druhů zařízení pro slévárny. V roce 2000 získala společnost INDUCTOTHERM GROUP 100 % kapitálu a Ondarlan se stává součástí společnosti pro v ýrobu indukčních zařízení pro Španělsko a Portugalsko. Ondarlan pokračuje ve své činnosti a dodává veškeré aplikace pro pískové hospodářství a indukční slévárenská zařízení do Evropy, Ameriky, Afriky a Asie. Obraťte se na ACESO PRAHA, s. r. o., našeho zástupce v oblasti slévárenských zařízení pro Českou a Slovenskou republiku.

A l t r e v a , s p o l. s r.o.

ších hutních provozech k nehodám a úrazům, kterým by mnohdy stačilo předejít pouze dodržováním bezpečnostních předpisů a zejména používáním vhodných ochranných pomůcek. Bohužel ne vždy jsou pracovníci ve slévárnách vhodně oblečeni. Jan Sokol, produktový manažer textilní společnosti Altreva, s. r. o., k tomu dodává: „Velmi často se ve slévárnách setkáváme s nedostatečnou úrovní ochrany lidí, kteří se pohybují v prostoru tavicích pecí nebo se jinak vystavují možnosti kontaktu s taveninou. Jistě, pracuje v nich spousta zkušených matadorů, ale nehody se nevyhýbají nikomu

A právě takové oděvy třebíčská Altreva vyvíjí a vyrábí. Jedná se o unikátní kolekci oděvů z materiálu na bázi přírodních vláken, které jsou certifikovány dle normy EN 11612 a poskytují nejvyšší možnou ochranu proti postřiku roztaveným železem nebo hliníkem. Navíc přinášejí i pohodlí a dobrou prodyšnost vzhledem k vyšším teplotám panujícím v prostoru sléváren. Další výhoda pro nositele spočívá v tom, že je lze prát doma bez jakýchkoliv dalších nároků na údržbu. Kolekce je vyráběna ve třech různých gramážích látky, najde tedy uplatnění jak v provozech s vysokou mírou rizika, tak i v těch méně nebezpečných.

Tavení kovu má na území České republiky více než tisíciletou tradici. Toto starobylé a v dnešní době stále živé řemeslo má však několik rizik. Tím hlavním je nebezpečí těžkých popálenin a dalších úrazů, které plynou z manipulace s roztaveným kovem. Každý rok dochází ve slévárnách a dal-

a zdraví máme všichni jenom jedno. Proto doporučujeme našim zákazníkům, aby používali nejen klasické žáruvzdorné aluminiové sety, ve kterých se nedá chodit pořád a jsou finančně náročnější, ale také pracovní oděvy, které poskytují vysokou ochranu před náhodným postřikem taveninou a lze je nosit celodenně.“

Více informací o oděvech pro slévárny naleznete na www.altreva.cz

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Poctivé pracovní oděvy s dlouhou životností pro náročný průmysl

104

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Mgr. Josef Kolář Altreva, spol. s r.o. Brněnská 331 674 01 Třebíč kolar@altreva.cz

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

105

Eu r o v i s i o n, a . s .

F I R E M N Í P R E Z E N TACE

Vyplatí se čerpat dotace z EU? … ano Přinášíme vám praktickou dotační zkušenost z mladé dynamické firmy, která dokázala se svými kvalitními produkty uspět v mezinárodní konkurenci a úspěšně využívá dotační nástroje, které jí v podnikání pomáhají. Ve spolupráci s naší společností Eurovision, a. s., a agenturou CzechInvest (API) zrealizovala společnost TINA Mělník, s. r. o., dva projekty v programech MPO (OPPI a OPPIK na nákup technologií). Jednalo se o projekty v hodnotě cca 32,5 mil. Kč. Jsme velmi rádi, že můžeme napomáhat dynamickému růstu mladé, avšak velmi inovativní společnosti. Společnost nakoupila špičkové stroje, např. CNC stroje pro řezání laserovým paprskem s CO2, 2D/3D s rotolaserem, včetně systémového řízení (obr. 1). TINA Mělník, s. r. o., byla založena v roce 1995 a je zaměřena na produkty zdravotnické techniky a na strojní zakázky (obr. 2).

Další společností, která již po několikáté čerpá dotace z EU, je KOVO GKZ, s. r. o., ve Svatavě (Karlovarský kraj). Společnost GKZ, s. r. o., se zabývá činností v oblasti strojírenské výroby; vznikla spojením původních tří samostatně podnikajících fyzických osob a působí na trhu již od roku 2002 (personálně od roku 1998). Její hlavní činností, kterou se zabývá již 15 let, je zámečnická výroba, a to výroba komponentů pro technologické celky, např. CNC vysekávání plechových dílů (obr. 3), jejich ohraňování a následné svařování. Společnost podala žádost o dotaci již na 3 projekty, které byly zaměřeny na nákup technologie. Jednalo se o CNC vysekávací lisy a CNC ohraňovací lisy, což umožnilo společnosti uspokojit nárůst požadavků zákazníků. Zároveň došlo i ke snížení rizika přerušení výroby z důvodu poruchy některého ze strojů, neboť díky realizaci projektů je možné technologie vzájemně nahradit. Investice umožnily společnosti vyrábět různé variabilní komponenty, které stávající technologie vyrábět neumožňovala, zvýšit výrobní

na jejich investiční záměry, zpracováním žádostí o dotaci, zajištěním realizačního managementu a administrace udržitelnosti projektů. Eurovision, a. s., pro tyto společnosti zajišťuje i další služby související s dotacemi, jako je například organizace výběrových řízení. Služby Eurovision, a. s., využívá velké množství výrobních společností, díky čemuž mají jistotu precizně odvedené práce se zárukami vyplývajícími z podmínek smluv o dílo. Eurovision, a. s., se v oblasti podávání projektů na čerpání dotací pohybuje již více než 17 let a má vysokou úspěšnost podaných žádostí o dotaci, a to zejména z toho důvodu, že sází na špičkové lidi a jejich neustálé odborné vzdělávání ve specializaci, kterou je podpora podnikání. Zaměstnanci se problematice evropských fondů věnují léta a mají velké zkušenosti z celé řady úspěšně zrealizovaných projektů. Dalším důvodem úspěšnosti společnosti Eurovision, a. s., je i to, že se nevrhá do projektů, které od začátku vidí jako nerealizovatelné. Dotační tým musí být zkrátka přesvědčen o tom, že to, co firma deklaruje ve své žádosti, poté dokáže také věcně uskutečnit. Cílem je pomáhat rozvoji firem, aby byly konkurenceschopné. Dotace pomohou společnostem akcelerovat jejich rozvoj. Eurovision, a. s., se vždy snaží nalézt vhodné dotace pro rozvojové plány firem. Dotační

Obr. 1. CNC stroj pro řez laserovým paprskem

Obr. 2. Ukázka výrobku opracovávaného společností TINA Mělník, s. r. o.

Obr. 3. Ukázka produkce společnosti KOVO GKZ, s. r. o

Na začátku se nejprve celá činnost společnosti zaměřovala na obchodní aktivity s komponenty pro zdravotnickou techniku. Rok 2006 byl pro společnost přelomový, neboť došlo k realizaci naplánované investice. Byl zakoupen pozemek, postavena hala č. 1, zakoupen první CNC stroj – laser 3030. V roce 2008 byla postavena hala č. 2 a zakoupen velký ohraňovací stroj. V roce 2011 byla postavena hala č. 3 a byla zároveň zakoupena 5osá frézka. Tím se dramaticky rozšířila nabídka kapacity strojního obrábění a zároveň se snížily výdaje na kooperace pro vlastní výrobu. Společnost má zpracovánu strategii rozvoje společnosti na období 2014–2020. Hlavními cíli jsou udržení a zvýšení kvality produkce, konkurenceschopnosti a obratu. Těchto cílů bude dosaženo stálou modernizací technologie, rozšířením inovací výroby a rozšířením a zkvalitněním výrobních prostor. Společnost je tradičním a spolehlivým dodavatelem specifického sortimentu za konkurenceschopné ceny. Ve svém regionu se společnost TINA Mělník stala jedním z nejlépe vybavených podniků v oblasti strojního obrábění. Společnost uvažuje o dalším čerpání dotací.

kapacitu, přesnost a ekonomičnost a tím posílit vztahy se současnými zákazníky. Nové strojní zařízení umožnilo plnit požadavky zákazníků, kteří jsou orientováni na přesnější a miniaturnější výrobky a rozšířit výrobní kapacity, což byly jedny z hlavních důvodů pořizování nových technologií. Společnosti KOVO GKZ, s. r. o., se podařilo docílit zvýšení objemu odbytu jak na český, tak na zahraniční trh a získali nové odběratele. V současné době dochází k dalšímu navyšování požadavků zákazníků společnosti. Největší tlak na zvýšení výroby je ze strany hlavního odběratele firmy. Společnost tuto situaci vyřeší realizací projektu, v němž má zažádáno o dotaci na další stroje – na vybudování specializovaného robotizovaného pracoviště pro svařování dílů. Dále proběhne rekonstrukce výrobní haly. Vše za pomoci dotací. Jak se ukazuje na těchto uvedených dvou společnostech, zajímat se o čerpání dotací se vyplácí.

specialisté zjistí, co společnosti chtějí dělat pro svůj rozvoj, kde se vidí v krátkodobém či střednědobém horizontu, do čeho chtějí investovat, a pak teprve hledají na investiční záměry vhodné nástroje podpory. Pro další roky jsou připraveny výzvy, ve kterých bude možno žádat o dotace na stroje, technologie nebo na rekonstrukce nemovitostí, budování průmyslových zón nebo školicích středisek, také propagaci svých výrobků a služeb – podprogramy TECHNOLOGIE, PORADENSTVÍ, MARKETING, NEMOVITOSTI, ŠKOLICÍ STŘEDISKA a také ÚSPORY ENERGIÍ, ve kterých nyní na zájemce o dotaci čeká více než 11 mld. Kč.

106

Nyní se bude zaměřovat na úspory energií a stabilizaci pracovních sil formou vzdělávání zaměstnanců, na které rovněž hodlá čerpat dotace.

Eurovision, a. s., těmto společnostem zajišťuje kompletní dotační servis počínaje vyhledáním nejvhodnějšího dotačního titulu

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

S důvěrou se můžete obrátit na kolegy na naší pobočce v Praze nebo v Brně. Ing. Zdeněk Mištera, ředitel pobočky Praha Na Pankráci 58, 140 00 Praha 4 tel.: +420 246 031 900, praha@eurovision.cz Ing. Jarmila Kubešová, MBA, statutární ředitelka Eurovision, a. s. Veveří 102, 616 00 Brno tel.: +420 539 050 600, brno@eurovision.cz www.eurovision.cz

R ö s l e r O b e r f l ä c h e nt e c h n i k G m b H

Kontinuální omílací systém přizpůsobený stávající periferii

Pokud jde o sériovou výrobu složitých tlakových odlitků z hliníkových slitin, je KOVOLIS Hedvikov, a. s., preferovaným partnerem automobilových výrobců a dodavatelů. S cílem rozšířit kapacitu i možnosti zpracování investovala společnost do nového omílacího systému, přizpůsobeného široké škále dílů a místním podmínkám. Tlaková slévárna Kovolis Hedvikov, a. s., založená v české Třemošnici v roce 1816 jako železárny, má dlouhou a pestrou historii. Po roce 1945 se podnik specializoval na tlakově litý hliník. Dnes vyrábí z devíti různých hliníkových slitin různými licími technologiemi, jako například vakuovým litím a technologií rheocasting, díly v rozmezí hmotnosti od 200 g do 8 kg. Patří k nim brzdy, posilovače řízení, spalinová turbodmychadla a kompresory pro klimatizační zařízení. Zákazníky jsou přední výrobci automobilů a dodavatelé Tier-1, pro které je Kovolis částečně také vývojovým partnerem. Sortiment doplňují mechanické obrábění, tepelné zpracování a povrchová úprava.

„Sortiment našich produktů se v posledních letech změnil. Vyrábíme stále větší díly citlivé na poškození. Ty mají být po odstranění otřepů ražením omílány, aby bylo možno provádět další manipulace. Naše stávající zařízení nebylo pro tyto účely určeno, kromě toho již stárne,“ zdůvodňuje potřebu investic do nového omílacího systému Jiří Buzek, vedoucí slévárny III Kovolisu. Vedle velikosti dílů bylo požadováno rychlé, avšak současně jemné obrábění.

Nejvyšší prioritu měly rovněž dostupnost zařízení a hospodárnost. Bylo také důležité, aby byl nový systém integrován ve výrobě přesně na místo stávajícího a mohl být napojen na existující podávací zařízení a pásovou sušárnu. S těmito specifikacemi se obrátili odpovědní pracovníci Kovolisu na dva německé výrobce zařízení. „Skutečnost, že jsme se rozhodli pro kontinuální systém Rösler, byl částečně způsoben koncepcí zařízení, která umožňuje vysoký výkon a flexibilitu firmy. Za druhé, máme velmi dobré zkušenosti s ostatními zařízeními Rösler,“ vysvětluje vedoucí slévárny. Dalším důvodem bylo, že výrobce zařízení rovněž vyvinul procesní prostředky brusná tělíska a kompound. Proces může být optimálně přizpůsoben obráběným dílům.

Automatické přivádění dílů v 30sekundov ých intervalech Nový systém je lineární kontinuální zařízení R 550/4600 DA s pracovní délkou 4,6 m. Řídicí funkce podávacího zařízení a pásové sušárny byly integrovány do systému. „Rösler přistoupil u koncepce systému na všechny naše požadavky a podpořil nás i v konfiguraci procesu,“ říká Jiří Buzek. Systém R 550/4600 DA se používá k obrábění asi 30 různých odlitků o maximálním průměru 300 mm. Vzhledem k tomu, že v systému mohou být obráběny díly o délce až 400 mm, nabízí systém vysokou bezpečnost investice. Kromě toho lze v případě potřeby nového podávacího zařízení provést úpravy automatického podávání na podávání přes stávající zaří-

Systémem R 550/4600 DA se obrábí asi 30 různých odlitků s maximálním průměrem 300 mm

zení. Přivádění probíhá v závislosti na odlitku v intervalech 30 s až 1 min. Speciální tvarování vnitřních ploch pracovní nádrže s jednostranným zaoblením ve tvaru U podporuje optimální pohyb brusných tělísek a obrobků, čímž se zvýší pracovní výkon. To umožňuje dosáhnout v kombinaci s použitými plastovými brusnými tělísky RKM optimálního výsledku během nejvýše 8 min. Dobu průchodu lze přizpůsobit a zkrátit sklonem pracovní nádrže. Na rozdíl od systémů se samostatně poháněným vibračním výstupem se díl pohybuje od vstupu až do výstupu konstantní rychlostí. Tím je zabráněno hromadění, při němž by mohlo dojít k poškození citlivých dílů. Rösler Oberflächentechnik GmbH Vorstadt 1, 96190 Untermerzbach Německo

Aby při separaci nedošlo k poškození odlitků citlivých na náraz, je separační stanice dvoustupňová s minimální výškou pádu. Integrované oddělování podsítného je vybaveno plynule nastavitelným tyčovým sítem

Kontaktní partner: Julia Leistner tel.: +49 / 9533 / 924-802 fax: +49 / 9533 / 924-300 J.Leistner@rosler.com, www.rosler.com

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

107

F I R E M N Í P RZE ZPERNATXAEC E

Rychlé a efektivní obrábění hliníkových tlakových odlitků

Rychlé, avšak jemné obrábění

R oz h o v o r s ř e d i t e l e m Va ze b n í v ě z n i c e a ú s t a v u p r o v ý ko n z a b e z p e č o v a c í d e t e n c e B r n o p l k . M g r. D u š a n e m G á č e m

Rozhovory Interviews

ROZHOVORY

Rozhovor s ředitelem Vazební věznice a ústavu pro výkon zabezpečovací detence Brno plk. Mgr. Dušanem Gáčem

tovní adresa je: Vězeňská služba ČR, VVaÚpVZD, Brno, P. O. Box 99, 625 99 Brno-Bohunice. Je třeba uvést osobu, se kterou se věznice následně spojí. Jaký je další postup? Věznice se zkontaktuje s firmou a dle vnitřních předpisů a nařízení generálního ředitelství provede posouzení pracoviště z hlediska bezpečnosti, prevence a náplně práce. Ve věznici se pravidelně schází odborná komise ředitele složená ze zaměstnanců-specialistů zdejší věznice vybírající vhodné uchazeče mezi vězni, kteří mají tzv. volný pohyb, jsou z bezpečnostního hlediska prověřeni a osvědčili se již při práci přímo ve věznici a kteří také absolvovali opuštění věznice za doprovodu zaměstnanců – speciálního pedagoga a vychovatele. Kterými právními předpisy se řídí zaměstnávání odsouzených? Zaměstnávání odsouzených se řídí zákonem č. 169/1999 Sb. o výkonu trestu odnětí svobody a příslušnými nařízeními generálního ředitele VS ČR. Na to navazuje odměňování odsouzených, které je stanoveno nařízením vlády č. 365/1999 Sb. o výši a podmínkách odměňování odsouzených osob zařazených do zaměstnání ve výkonu trestu odnětí svobody.

Možnost zaměstnávání odsouzených ve slévárně na příkladu brněnské věznice Pokud by měla slévárna v Brně zájem o to, zaměstnat odsouzeného, koho má ve Vaší věznici kontaktovat a jakou formou? Firma, která by chtěla zaměstnávat odsouzené, se může na věznici obrátit telefonicky, nebo lépe písemnou formou, kde specifikuje požadavky na hledané pracovníky. V případě brněnské věznice je kontaktní osobou pro oblast zaměstnávání vězňů Bc. Jan Zich, tel.: 543 515 249, jzich@vez.brn.justice.cz. Poš-

108

Jsou zde zakotveny nějaké podmínky, které musí splňovat zaměstnavatel? Zaměstnávání odsouzených se týkají § 29–33 zákona 169/1999 Sb., kde je mj. uvedeno, že podrobnější podmínky, za nichž budou odsouzení pracovat, případně i postup při zaškolení odsouzených k výkonu určených prací a způsob zvyšování jejich pracovní kvalifikace, jsou stanoveny ve smlouvě mezi věznicí a zaměstnavatelskou firmou. A odsouzený? K zaměstnávání odsouzeného u jiného subjektu, jehož zřizovatelem nebo většinovým vlastníkem není stát, je dle zákona zapotřebí jeho souhlasu. V praxi jsme se však dosud nesetkali s tím, že by odsouzený takovou práci odmítl. Kromě finančního ohodnocení pro něj totiž znamená možnost návrhu na kázeňskou odměnu, a práce tak pro odsouzeného představuje důležitou motivaci. V neposlední řadě také rozšíření pracovní a odborné kvalifikace, což může znamenat zvýšení jeho síly na trhu práce po propuštění. Stává se také, že odsouzený po propuštění zůstane pracovat u firmy, která ho zaměstnávala po do-

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

bu výkonu trestu. Byla s ním spokojena a nabídla mu i nadále možnost u ní pracovat. Obecně můžeme říci, že zaměstnávání odsouzených je nedílnou pozitivní součástí v procesu resocializace vězněných osob a napomáhá jejich návratu do běžného života. Jak jste zmínil, smlouva se tedy uzavírá mezi věznicí a firmou, ne mezi odsouzeným a zaměstnavatelem. Ano, věznice tak vlastně působí jako zprostředkovatel práce. Na jak dlouhou dobu je možno smlouvu sepsat? Pravděpodobně nejvhodnější je uzavřít smlouvu na dobu neurčitou. Kdo zajišťuje vstupní prohlídku odsouzených? Je zajišťována ve věznici. Jedná se o konkrétní osoby, nebo počet osob? Jde o konkrétní odsouzené, ovšem v případě, že by daný vězeň nemohl do práce nastoupit, věznice zajistí náhradní osobu a firma se tedy nemusí obávat komplikací způsobených absencí pracovníka. V zájmu je rovněž poskytnout odsouzené s delší dobou trvání trestu s ohledem na případné potřebné zaučení v práci. Existují nějaká omezení týkající se pracovní doby a úvazku? Záleží na dohodě a na potřebách subjektu; je možné využít jakoukoli formu úvazku, ale firma musí zvážit, zda by se jí zaměstnávání na zkrácený úvazek vyplatilo. Lze využít i např. třísměnný provoz, noční směny apod. Která smluvní strana zajišťuje potřebná pojištění osob a školení BOZP? Jak je uvedeno v § 30, odst. 2 zmíněného zákona 169/1999 Sb., při vytváření podmínek k bezpečnosti a ochraně zdraví při práci a dodržování protipožárních a hygienických předpisů má jiný subjekt stejné povinnosti, jaké by měl podle zvláštních právních předpisů vůči svým zaměstnancům v pracovním poměru. Kdo zajišťuje pracovní oděv? Záleží na dohodě a také na náročnosti provozu. Co vše musí potenciální zaměstnavatel zabezpečit? Musí zajistit dopravu do místa. S věznicí se vždy dohodne konkrétní doba vyzvednutí odsouzených „na bráně“, aby nedocházelo k časovým kolizím.

R oz h o v o r s ř e d i t e l e m Va ze b n í v ě z n i c e a ú s t a v u p r o v ý ko n z a b e z p e č o v a c í d e t e n c e B r n o p l k . M g r. D u š a n e m G á č e m

Je také třeba, aby se firma postarala o stravování odsouzeného. Pokud nemá vlastní jídelnu, musí obstarat dovoz stravy, přičemž část nákladů, přibližně 22 Kč, pak věznice při vyúčtování refunduje. Jaký typ práce ve slévárně by mohli odsouzení vykonávat? Našli by určitě uplatnění jako pomocní pracovníci ve formovně, tavírně, cídírně nebo při přípravě formovací směsi, jako pomocníci u pece nebo jádraři.

Jak je to s volným pohybem odsouzených na pracovišti, na co všechno musí zaměstnavatel u vězně dohlížet? Přímo na pracovišti je nutné zamezit nepovoleným stykům a návštěvám, schůzkám s rodinnými příslušníky a cizí-

Má zaměstnavatel nárok vědět, za co byli vězni odsouzeni, aby předešel případným nesrovnalostem na pracovišti? Věznice tyto informace neposkytuje, záleží však na komunikaci s odsouzeným. Jak již bylo zmíněno, na externí pracoviště jsou zařazovány prověřené osoby. Můžete uvést nějaké příklady zaměstnání vězňů ve slévárnách? Přímo v Brně se jedná o slévárnu UXA, se kterou máme z minulosti velmi dobré zkušenosti. V jiných krajích by reference mohly poskytnout, jak je uvedeno i na webu VSČR, např. Věznice Kynšperk nad Ohří – broušení litinových odlitků, Věznice Mírov – ruční a strojní apretace hliníku a ložiskových štítů ze šedé litiny pro SIEMENS Mohelnice, Věznice Pardubice – pomocný dělník při opracování

odlitků, Věznice Rapotice – broušení odlitků, Věznice Rýnovice – opracování odlitků, Věznice Valdice – broušení litiny. Zaměstnání odsouzených může narazit na jisté společenské předsudky. Jakou máte zpětnou vazbu od zaměstnavatelů? Dosud jsme zaznamenali pouze pozitivní ohlasy; dá se říct, že spektrum firem, které využívají možnost zaměstnávat odsouzené, je velmi široké. Od potravinářství až po technické obory. Jedná se většinou o pom ocné práce, kdy sehnat odpovídající pracovní sílu bývá složité. My tuto možnost nabízíme. Koho lze kontaktovat v jiných městech, kde se nachází věznice? Je možno postupovat stejně jako v případě brněnské věznice. Na stránkách VSČR www.vscr.cz v oddíle „organizační jednotky“ zvolit věznici, vpravo je pak odkaz „kontakt pro zaměstnávání vězněných osob“. Pane řediteli, děkujeme Vám za rozhovor a za poskytnuté informace.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

109

ROZHOVORY

Jaká je finanční náročnost zaměstnání vězňů pro podnik? Náklady na zaměstnání jednoho vězně se pohybují v závislosti na náročnosti práce a kvalifikaci cca od 8 000 do 12 000 Kč za měsíc včetně příplatku za hospodářskou činnost věznice.

mi osobami. Samozřejmostí je zákaz konzumace alkoholu a návykových látek a držení nepovolených předmětů, např. mobilních telefonů apod. Pokud dojde k porušení daných pravidel, musí subjekt o nepatřičném chování odsouzeného věznici co nejdříve informovat.

M a r t i n L i e p e l Ch r i s t i a n K r u t zg e r

Roční přehledy Annual overviews

Simulace slévárenských procesů (2. pokračování)

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Martin Liepe Christian Krutzger

Možnosti pronikat digitálně do výrobního procesu formou numerické simulace slévárenských procesů se používá už od 70. let minulého století. Zatímco zpočátku bylo možné virtuálně zobrazit jen některé dílčí oblasti – zde se dá uvést především tuhnutí jednoduchých odlitků –, vyvinul se mezitím ze simulace lití užitečný nástroj celkového posouzení a urovnává stále více cestu od slévárenského řemesla tradičního charakteru ke „slévárně 4.0“. Doplňkové části programu budou napříště moci převzít modelování simulace, vyhodnocování výsledků a také vyvození příslušných závěrů (heslo: Design of Experiments – plánování zkoušek). Definující parametry konečného produktu budou v budoucnu, co se týče řady uživatelů, spolu s opatřeními optimalizujícími topologii instalovány automaticky. Současně se zvažování na základě simulace nezredukuje už čistě jen na proces odlévání. Stejně tak se aktuálně budou modelovat předcházející a následující procesy a také okrajové postupy. Zde je možné uvést zvláště procesy přípravy a vstřelování formovacích směsí, procesy nanášení nátěrů na licí formy a simulaci procesů tuhnutí probíhajících v mikrostruktuře. Nadřazeným cílem je přitom stále zlepšení kvality odlitku. Předpověď vad odlitků a pevnosti konstrukční součásti Vliv nekovových vměstků na mez únavy při střídavém napětí v ohybu a poměrné prodloužení při přetržení u litiny s kuličkovým grafitem se v systémech simulace procesů odlévání a tuhnutí, které jsou dnes v průmyslu běžné, bere v úvahu jen málo, nebo se vůbec nezohledňuje. Tématem zajímavého příspěvku B. Schelnbergera, B. Pustala a A. Bühriga-Polaczeka [1] se stal výpočet tohoto popsaného vlivu. Autoři přitom

110

používají speciální softwarová řešení, jako Micro-Phase, která poskytují termodynamicky propojené modely mikroodmíšení pro vícesložkové a vícefázové soustavy. V rámci experimentálních zkoušek, termodynamických simulací s programem FACTSage a také termodynamických a kinetických simulací v programu MicroPhase bylo možné prokázat, že za rozhodující lze považovat zvláště součinitel tvaru segregací Mg-O-C, protože je iniciátorem trhlin. Morfologie grafitu, struktura základní kovové hmoty a lokální vadná místa mají výrazný vliv na vlastnosti litinových konstrukčních dílů. O tom se konkrétně pojednává v příspěvku C. Thomsera, M. Bodenburga a J. C. Sturma [2]. Při konvenční konstrukci odlitků se na vliv znaků lokání struktury nebere ohled, protože se předpokládají homogenní vlastnosti v celém odlitku. Konstruktér může možnosti litiny jako materiálu ve velké míře využít jen tehdy, jestliže se při výpočtu porušení součástek bere v úvahu skutečné rozpětí lokálních vlastností materiálu. Spojení simulace procesu lití s charakteristickými cyklickými hodnotami materiálu se pro různé litinové materiály poprvé realizovalo v rámci výzkumného projektu MABIFF. Wöhlerovy křivky odpovídající struktuře uzavírají mezeru mezi simulací procesu odlévání a analýzou případu zatížení. Tento inovativní postup vedl jak ke kvantitativnímu, tak kvalitativnímu zlepšení předpovědi životnosti. Kromě technologie odlévání a geometrie odlitku bylo v simulaci stanoveno složení slitiny, parametry zpracování taveniny a očkování a rovněž procesní parametry. Program použil tyto vstupní veličiny k výpočtu tvoření zárodků, růstu různých fází, vlivů odměšování a na základě výpočtů také postupu tuhnutí a lokálně vznikající struktury a jejích znaků. Výpočet jednotlivých fází při tuhnutí umožnil předpověď struktur po ztuhnutí. Při dalším chladnutí se počítalo i s difuzí legujících prvků v austenitu, aby se zjistilo množství grafitu. Dále umožnil výpočet profilů odmíšení vzít v úvahu vliv legujících prvků na tvoření feritu a perlitu během eutektoidní přeměny. To dovolilo předpovědět statické mechanické vlastnosti v celém odlitku. Předmětem studie autorů M. Barkhudarova a R. Pirovanoa [3] ze společnosti FlowScience Inc., Santa Fe, USA, NM, je první fáze procesu tlakového lití. Zatímco se při simulaci tlakového lití pro charakteristiku procesu často implementuje jen jedna tlaková křivka, měl se ve stávající studii spolu simulovat komplet-

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ní pohyb pístu. Cílem přitom bylo zabránit zkřížení vln taveniny a také odrazu vln od stěn komory, aby se předešlo nadměrnému strhávání vzduchu do taveniny ještě předtím, než se dostane do formy. Aby bylo možné zobrazení pohybu taveniny přibližující se co nejvíce skutečnosti, byly pro simulace v softwaru FLOW-3D a IOSO-Technology použity poznatky z analytického přístupu k řešení a bral se také zřetel na okrajové podmínky proudění a viskozitu taveniny. Na základě toho bylo možné v tomto smyslu optimalizovat pohyb pístu, zabránit výše zmíněnému zkřížení vln a také snížit obsah vzduchu v tavenině před vstupem do dutiny formy na minimum. Výsledky studie první fáze tlakového lití umožnily přizpůsobení konstrukce vtokové a nálitkové soustavy pro docílení rovnoměrného plnění formy. Dalším spektrem sledování využívajícím k simulaci komerčně dostupné slévárenské softwary byla vedle optimalizace životnosti odlitků životnost trvalých forem. V rámci úkolu užitého výzkumu pro firmu AUDI AG, Ingolstadt, se Technická univerzita Braunschweig zabývala zvláště trhlinami a erozí typickými pro strukturu, ale také poškozením kavitací a trhlinami způsobenými pnutím, jak o tom referují autoři R. Heid aj. [4], [5]. Na základě výsledků zkoušek na reálných konstrukčních součástech a součástech, na kterých se ověřovala jejich platnost, byly pro ocel pro práci za tepla zn. Wst.-Nr. 1.2343 vypracovány různé modely pro předpověď těchto poškození. Vedle tepelných a kinematických vlivů během procesu odlévání se bral zřetel i na účinky nástřiku forem. Takto generované modely popisující stupeň poškození se implementovaly do zdokonaleného hybridního modulu na zkoušení únavy (Hybrid-Fatigue-Testmodul) softwaru FLOW-3D. Předpověď účinků kavitace a nárostů proběhla vzhledem ke složitosti a tím nezbytné době výpočtu zjednodušením v podobě lokálně silně zvýšeného koeficientu přestupu tepla ve srovnání se standardní hodnotou 8000 W/m −2K−1. Autoři to zdůvodnili vnášením energie na povrchu formy, které lokálně kolísalo, což bylo podmíněno zmenšením vrstvy dělicích prostředků během procesu odlévání. Prognóza výskytu kavitačních účinků bude ještě spojena s dalším výzkumem, protože v dosavadních simulacích se ukázal velký potenciál poškození i v oblastech, které v reálném procesu žádná rozeznatelná poškození nevykazovala. Ukázalo se, že poškození kavitací výrazně reagují i na menší modifikace proce-

M a r t i n L i e p e l Ch r i s t i a n K r u t zg e r

su plnění formy. Předpověď trhlin způsobených pnutím vyžaduje výpočet celého cyklu odlévání s aktivovaným výpočtem pnutí a není se současnou výpočetní technikou v běžné průmyslové výrobě použitelné kvůli nákladům, které nelze obhájit. Stejně tak je zde nutné uvést zvláštní význam hustoty sítě na simulační studie.

Optimalizace na základě automatizace Zatímco se simulace odlévání používala tradičně k dimenzování a konstrukci vtokových a nálitkových soustav především manuálním modelováním, mezitím se ukázaly možnosti automatizovat simulaci v rámci statistického plánování zkoušek. G. Dieckhues a T. Gummersbach popisují v odkazu [10] do značné míry autonomní optimalizaci licí soustavy hliníkového odlitku víka hnací soustavy se softwarem Magmasoft 5.3 a také genetických algoritmů. Jako nadřazený cíl přitom bylo definováno zvýšení kvality odlitku díky předcházení vzniku povrchových oxidických vměstků. Nejdříve k tomu byla v rámci DoE (statistické plánování zkoušek) stanovena čtyři cílová kritéria (1 – rovnoměrné plnění formy kavit, 2 – laminární plnění formy, 3 – malý kontakt se vzduchem, 4 – dostačující teplota plnění formy). Ukázalo se však, že příčinou vzniku vzduchových vměstků nejsou jen kinetické pochody plnění formy a geometrie licího proudu, ale že velký vzájemný vliv

mají také vtokové a nálitkové soustavy. Tyto geometrické prvky se posuzovaly v druhé fázi simulační studie. Snížila se přitom sice hmotnost vratného materiálu, významného omezení vzduchových vměstků se však simulací nedosáhlo. Tyto závěry odpovídají poznatkům, že takové vady odlitků nejsou podmíněny pouze technologicky, ale i chemickým složením formovací směsi a také nečistotami v tavenině. Nezávisle na této skutečnosti lze souhrnně konstatovat, že se procesy odlévání dají metodami automatizace simulace dále zlepšovat a že se především dá zvýšit kvalita odlitku. Kvalita zalití vložek válců je tématem H. Bramanna a L. Pavlaka [11] ze společnosti MAGMA GmbH, Cáchy, v jejich studii virtuálních zkoušek odlévání. Podobně jako u předešlého příspěvku byla přitom definována kritéria kvality a cílová kritéria, která se měla v co možná nejvyšší míře splnit úpravou proměnných procesních veličin. Kvůli velikosti pole parametrů a vysokému počtu simulací, které s tím byly spojeny, použili i zde automatizované simulační modelování, provedení a vyhodnocení. Podobnou, i když komplexnější cestu ke zlepšení litých konstrukčních dílů popisuje T. Mache [12] ve své přednášce o konstrukci a optimalizaci odlitků se zřetelem na výrobně technologické okrajové podmínky. Aby se dala kvalita odlitku pro simulaci dostatečně kvantifikovat z hlediska technologie odlévání, byl definován pojem indexu slévatelnosti, který akumuluje kvalitu jednotlivých parametrů (oxidické vměstky, nezaběhnutí, staženiny a další) pro každou buňku sítě v softwaru FLOW-3D. Data, která se přitom získala, bylo možné zakreslit na síť FE (konečných prvků) Permas výpočtu struktury, takže se v obnovené smyčce dala optimalizovat tuhost a hmotnost konstrukčního dílu současně se zřetelem na slévatelnost. Na základě velkých množství dat a také počtu proměnlivých parametrů, které se v takovém sledu procesu vygenerují, vedl automatizovaný průběh výpočtu a simulace k cíli. Současně nejsou průběhy omezeny jen na procesy tlakového lití, ale dají se přizpůsobit i jiným postupům odlévání různých materiálů. Spojení strukturních mechanických výpočtů a simulace technologie lití bylo také zařazeno do jednoho výzkumného projektu. S. Pysz aj. [13] nahradili ve svých zkouškách svařovaný ocelový konstrukční díl závěsu kola litým hliníkovým dílem, aby vyhověli požadavkům na rostoucí snižování hmotnosti automobi-

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

111

PN RA R ZO Č Í X P ŘE E H L E D Y

Simulace okrajových procesů Na základě právě popsaných poznatků byl v rámci spolupráce mezi firmou Audi AG, odborem slévárenství Kasselské univerzity a firmou Flow Science, Inc., Santa Fe, USA, NM, přepracován model procesu nástřiku formy, o čemž referují autoři J. Müller aj. v odkazu [6]. Možnost vypracování parametrů jednotlivých trysek, pokud jde o úhel otvoru postřikového paprsku, úhel a vzdálenost tohoto paprsku ve vztahu k povrchu formy a také k jeho nehomogenní teplotě, dovoluje ve spojitosti se zobrazením pohybu stříkací hlavy i realistické zobrazení v simulaci. Kromě samotného procesu odlévání se pomocí simulace stále více posuzují a dále optimalizují i okrajové procesy. Význam ovlivňování teploty formy cíleným řízením toků médií uvnitř formy se neustále zvyšuje. V rámci záměru Společného průmyslového výzkumu (IGF) uskutečnili S. Müller, H. Pries a K. Dilger [7] rozsáhlá teoretická a simulační posuzování různých geometrií temperovacích kanálů. Kromě průběhu proudění a teploty se simulací podařilo zjistit nezbytné dimenzování geometrie těchto kanálů. Naproti tomu provedli E. Eichelberger aj. [8] z Odborné technické vysoké školy Severní Švýcarsko, Olten, Švýcarsko, konkrétní srovnávací experimentální zkoušky se simulací. Tak se podařilo v laboratorním měřítku prokázat potenciál aktivního chlazení formovací směsi vzduchem. Srovnávací zkoušky umožnily doložit, že aktivním chlazením se doba chlazení až do vyjmutí odlitku dá zkrátit až o 33 % (obr. 1). Na základě snížení objemových deficitů může tento postup umožnit technologickou úpravu složitých geometrií. Autoři však navíc poukazují na to, že je třeba, aby se u implementací uvedeného chlazení vzduchem bral ohled i na další ekonomická a technická hlediska. Chladicí kanály by měly být navařeny na aktivní chladítka vyrobená z ocelového polotovaru. Autoři C. Krutzger aj. [9] zkoumali simulací vlastnosti formovacích směsí a látek v rámci projektu také na Univerzitě Otto von Guericke, Magdeburg.

Cílem projektu s kooperačním partnerem firmou Laempe Mössner Sinto GmbH, Meizendorf, bylo proniknout z vědeckého hlediska do procesu mísení formovací směsi a simulovat ho ve vhodném softwaru. Simulace procesu mísení se softwary CFD a DEM měly pomoci ve vývoji výkonných mísičů bez problémů s ulpíváním směsi. Metodou Computational Fluid Dynamics (CFD, počítačová dynamika proudění) se mísič, resp. jeho prostor, pokryl sítí a následně se vypočítalo řešení pro každou buňku mřížky. Formovací látka se přitom považovala za tekutinu. To se jeví jako smysluplné, protože pojivo se mezi zrny písku vyskytuje jako tekutina. Jako další simulační model použili Diskrete Elemente Methode (DEM, metoda diskrétních prvků), kde byla písková zrna zobrazena jako jednotlivé částice, jejichž vzájemné působení spočívá na fyzikálních silových a kontaktních zákonech. Tekuté komponenty se však daly oproti simulaci CFD zobrazit pouze nepřímo jako kohezivní síly přitažlivosti. V simulaci CFD bylo sice možné zobrazit dynamickou část, protože se však částice formovací směsi považovaly za tekutinu, neodpovídá statické chování skutečnosti. Nevytvořily se žádné pevné stabilní struktury. U simulace DEM lze pozorovat dobrou shodu. Tím dosud vykazuje použití DEM přinejmenším u procesu mísení písku bez pojiva jednoznačné výhody (obr. 2).

M a r t i n L i e p e l Ch r i s t i a n K r u t zg e r

RO ČN Í PŘ EH L EDY

Obr. 1. Křivky chladnutí ze zkoušek s dodatečným aktivním chlazením vzduchem v pískové formě [8]

Obr. 2. Srovnání simulace CDF (vlevo) s experimentem (uprostřed) a simulace DEM (vpravo) po 2 s míchání [9]

Obr. 3. Snížení intenzity vzduchových vměstků od původního (vlevo) k upravenému procesu odlévání (vpravo) v oblasti chladicích žeber konstrukčního dílu [14]

lu. Cílem s tím spojených výpočtů dynamického namáhání v softwaru ANSYS byla napřed nová konstrukce konstrukčního dílu a současně potom jak technologie lití, tak lokalizace nejvíce namáhaných oblastí konstrukčního dílu v reálném

112

případě zatížení. Navazující simulace odlévání v programu MAGMAsoft měly umožnit volbu vhodné slitiny hliníku, která by mohla splnit požadavek na minimální mez průtažnosti definovaný předtím.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

V dalším příspěvku se T. Trout aj. [14] zabývají simulační optimalizací procesu odlévání ve společnosti ESI Group, při kterém se odvzdušnění s podporou vakua nahradilo odvzdušňováním konvenčním. Tato úprava postupu a zařízení byla motivována úsporami vyplývajícími ze zastaralosti evakuační jednotky a nestabilitou úrovně odvzdušňování. Současně se měly odstranit problémy se zvýšenými otřepy, které vyvolávaly velkou potřebu dokončovacích úprav formy. Instalace konvenčního odvzdušňování však vyžadovala nové uspořádání vtokové soustavy, protože jinak se muselo počítat se zvýšeným výskytem studených spojů a vzduchových vměstků. K novému dimenzování a s tím spojené simulaci odlévání se použil software ProCast. Přitom bylo možné lokálně přesunout vzduchové vměstky z odlitku do přetoků (obr. 3). Simulace kompozitních materiálů Aby se vyhovělo stále rostoucím požadavkům na pevnost a současné snižování hmotnosti litých součástek, vyrábějí se tyto díly mnohem častěji z kompozitních materiálů. Usiluje se přitom o jejich gradientnost – obzvlášť namáhané oblasti tak mohou být vyrobeny z materiálů s vyšší pevností a většinou vyšší hustoty, zatímco spíše málo namáhané oblasti, které mají omezenou pevnostní funkci, z materiálů lehčích. Jako nejlepší příklad lze na tomto místě uvést hliníkovou klikovou skříň se zalitými litinovými vložkami (válců).

M a r t i n L i e p e l Ch r i s t i a n K r u t zg e r

Předpověď mikrostruktury a růstu dendritů V rámci neustále výkonnější výpočetní a měřicí techniky existuje možnost vykonávat simulace v propojené oblasti mikro- a makrostruktury. Podporou jsou

přitom stále přibývající poznatky o procesech tuhnutí a vznikající stavbě struktury litých slitin. Na příkladě lopatky turbíny zkoumala skupina výzkumníků univerzity Tsinghua v Pekingu experimentálně a simulací vývoj struktury monokrystalických superslitin. Jak líčí autoři X. Qingyan, Z. Hang a L. Baicheng v odkazu [18], monokrystal se přitom vytvořil během tuhnutí řízeným proudem tepla, a tím řízeným pohybem fronty tuhnutí, což bylo opět zaručeno vertikálním pohybem licí formy v chladicí oblasti. K vyhledání správných parametrů se použily simulace metodou „Modified Cellular Automaton“. Zárodky byly inicializovány v náhodném rozdělení v tavenině a rostly nejdříve trojrozměrně, než se proudem tepla vyvinul stabilní růst ve svislém směru s přednostním tvořením primárních a sekundárních dendritů. Počáteční srovnání simulované a reálné struktury, která byla vizualizována pomocí metody zpětně odražených elektronů (BSE), ukázalo velmi vysokou shodu, takže po přizpůsobení pohybu formy v simulaci bylo možné zobrazit i reálnou strukturu monokrystalického materiálu. Simulací tak bylo možné zobrazit velmi specifický proces tuhnutí včetně tvoření krystalitů a orientace zrna a zlepšit vlastnosti odlitku. V rámci výzkumného projektu firmy RWP GmbH, Roetgen, posuzovali K. Weiss aj. [19] kvantitativně účinky mikrostruktury na mechanické vlastnosti slitiny. Přitom se mělo dosáhnout korelace mezi stavbou mikrostruktur slitiny Al-Si ovlivněnou rychlostí chladnutí a zátěží a deformacemi, ke kterým dochází ve struktuře při externím namáhání. Pro tento účel se nejprve určila lokální prodloužení jednotlivých součástí struktury namáháním a výsledky se pak použily pro validaci následných simulací. Se zřetelem k morfologii jednotlivých fází tak již bylo možné vytvořit první simulační modely na předpověď očekávané pevnosti materiálu odpovídající realitě. Mechanické vlastnosti litých konstrukčních dílů by tak příště měla simulace lití předpovídat, díky zobrazení mikrostruktury, tedy fází a součástí struktury významných pro pevnost, mechanické vlastnosti litých konstrukčních dílů s dostatečnou přesností. Závěrem zbývá na základě uvedených příspěvků pouze konstatovat, že pro příště jsou nezbytné další rozsáhlé znalosti o tepelných a fyzikálních vlastnostech a také o jednotlivých součástech struktury. Ty lze generovat zlepšenými metodami měření.

L i t e ra t u ra [1] Giesserei, 2014, 101, č. 5, s. 54–63. [2] Giesserei, 2014, 101, č. 11, s. 26–35. [3] Minimizing Air Entrainment in High Pressure Die Casting Shot Sleeves. Předn. na GIFA Fórum, Düsseldorf, 2015. [4] Giesserei, 2014, 101, č. 6, s. 32–41. [5] Giesserei, 2014, 101, č. 8, s. 38–45. [6] A Die Spray Cooling Model for Thermal Die Cycling Simulations. Předn. na kongresu a výstavě tlakového lití, Indianapolis, IN/USA, 2015. [7] Giesserei, 2014, 101, č. 6, s. 42–51. [8] Giesserei, 2014, 101, č. 10, s. 54–61. [9] Optimierung von Formstoffmischsystemen unter Nutzung von CFDund DEM Simulationssoftware. In: 12. Magdeburger Maschinenbautage 2015: Smart, Effizient, Mobil. Otto-von Guericke-Universität, Magdeburg, s. C3-2. [10] Simulation-Aided Optimization of Gating and Feeding Systems for Aluminium Sand Casting. Předn. na GIFA Fórum, Düsseldorf, 2015. [11] Giesserei, 2015, 102, č. 3, s. 28–29. [12] Methode zur Konstruktion und Optimierung von Strukturgussbauteilen unter Berücksichtingung von fertigungstechnologischen Randbedingungen in der frühen Phase der Entwicklung. Předn. na uživatelském setkání FLOW-3D, Rottenburg, 2014. [13] Foundry Trade Journal International, 2014, č. 3711, s. 26–29. [14] Foundry Trade Journal International, 2014, č. 3714, s. 128–129. [15] Giesserei, 2015, 102, č. 3, s. 40–47. [16] Entwicklung einer prozesssicheren Technologie zur Fertigung von Verbundguss-Walzringen im Schleudergiessverfahren mithilfe der numerischen Simulation. In: 12. Magdeburger Maschinenbautage 2015: Smart, Effizient, Mobil. Otto-von Guericke-Universität, Magdeburg, s. C3-3. [17] Simulation in support of the development of innovative processes in the casting industry. Předn. na GIFA Fórum, Düsseldorf, 2015. [18] China Foundry, 2014, 11, č. 4, s. 268–276. [19] Calculation of Micro Matrix for Aluminium Silicon Alloys. Předn. na 55. mezinárodní slévárenské konferenci, Portorož, 2015. (Zkrácený překlad z časopisu Giesserei, 2016, č. 6, s. 62–70.) Recenzent: doc. Ing. Jaromír Roučka, CSc.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

113

PN RA R ZO Č Í X P ŘE E H L E D Y

Inovační příspěvek od S. Heugenhausera aj. [15] z Rakouského slévárenského institutu popisuje výrobu pásových sdružených odlitků gravitačním litím jako náhrady nákladných procesů plátování válců. Pro tento účel bylo nejdříve zkonstruováno zkušební zařízení, kde se hliníková tavenina nalévá na podkladovou desku s řízeným pohybem. Aby bylo možné do tohoto procesu virtuálně proniknout, použily se simulace v programu FLOW-3D a ty se kalibrovaly na základě hodnot získaných reálnými zkouškami. Výsledky ukázaly velmi dobrou shodu s reálnými zkouškami licího zařízení; simulacemi se ještě nepodařilo zobrazit pouze natavení vrstvy podkladu. Podobný přístup k simulaci sdruženého lití probíhá na Univerzitě Otto von Guericke, Magdeburg, přitom jde o optimalizaci procesu odstředivého sdruženého lití, jak důkladně popisují M. Liepe, M. Schrumpf a R. Bähr [16]. Tímto velmi dynamickým procesem odlévání se mají vyrobit litinové válce z různých materiálů. Vnější strana válce obrácená k obrobku bude napříště z otěruvzdorné oceli, zatímco vnitřní část bude tvořit litina s kuličkovým grafitem kvůli silám a momentům, které se musí přenášet. Velké nebezpečí vzniku vad skrývá oblast mezivrstvy obou materiálů, a to by mělo být předpověděno metodami simulace závislostí relevantních parametrů. Software FLOW-3D se hodí rovněž pro konzistentní simulaci výroby solných jader vstřelováním a také pro následné použití při tlakovém lití. Zatímco se v předcházejících příspěvcích už pojednávalo o simulaci vstřelování jader, popisují M. Todte, A. Fent a H. Lang v odkazu [17] možnost zalévání solných jader. Numerický model „Fluid-Structur-Interaction“ (interakce kapalina–struktura) umožňuje získat simulací informace o pravděpodobné životnosti jader v závislosti na jejich pevnosti a také kinetiku nárazové fronty taveniny. Při reálném tlakovém lití se jádro může vysokým namáháním taveninou zlomit, takže z odlitku je zmetek. Předpověď odolnosti solného jádra simulací tak umožňuje vysokou bezpečnost procesu a připouští cíleně přizpůsobit parametry procesu tlakového lití, resp. předcházejícímu vstřelování jádra.

Josef Hlavinka

Zprávy Svazu sléváren České republiky News from the Association of Foundries of the Czech Republic

Informace z členské základny Jednání ve společnosti Siemens, s. r. o., Mohelnice

Ing. Josef Hlavinka

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N ČE S K É R EP U B L I K Y

v ýkonný ředitel SSČR

A s s o ciat i o n of F o un d r i e s of t h e Cze ch R e p u b li c G i e s s e re i ve r b a n d d e r Ts ch e chis ch e n R e p u b lik Te chni cká 28 9 6 / 2 616 0 0 B r n o te l.: + 420 5 41 142 6 81 svaz@svazslevaren.cz w w w.s va z sl e va re n.c z

Dne 20. ledna letošního roku proběhlo jednání v mohelnickém závodě Siemens, s. r. o. Společnost Siemens, s. r. o., patří mezi největší elektrotechnické firmy v České republice a již více než 125 let je nedílnou součástí českého průmyslu. Mohelnický Siemens je největším závodem na výrobu nízkonapěťových asynchronních elektromotorů v Evropě. Tyto elektromotory jsou určeny především k pohonu průmyslových zařízení, jako jsou ventilátory, čerpadla, kompresory apod. Elektrotechnická výroba v Mohelnici byla zahájena již roku 1904. Na

výrobě elektromotorů se podílí téměř 2000 zaměstnanců a ročně je zde vyrobeno asi milion kusů elektromotorů. V poslední době dřívější výroba základních provedení elektromotorů přešla především na speciální provedení, tedy motory vyráběné přesně podle požadavků zákazníků. V současné době je nabízeno více než 60 tisíc aktivních variant elektromotorů v extrémně krátkých dodacích lhůtách. Jednou z důležitých komponent pro výrobu elektromotorů jsou odlitky, které se odlévají ve slévárně Mohelnického závodu Siemens. Ve slévárně se ročně vyrobí asi 3 tisíce tun hliníkových odlitků technologií lití pod tlakem. Slévárna prošla v roce 2012 velkou modernizací. Starší, již technicky a ekonomicky nevyhovující indukční

Váš par tner pro čerpání z fondů EU

Svaz sléváren České republik y je členem Svazu průmyslu a doprav y ČR Freyova 9 4 8 /11 19 0 0 0 Praha 9 – V y so č any tel.: + 420 225 279 111 spcr @ spcr.c z w w w.spcr.c z

Svaz sléváren České republik y je př idruženým členem CA EF Commit tee of A ssociations of European Foundries ( A sociace evropsk ých slévárensk ých s vazů) Hans aallee 203 D - 4 05 49 Düsseldor f tel.: + 49 211 6 87 12 17 marion.harris@caef.eu w w w.caef.eu

114

Celkový pohled na mohelnický závod

Moderní provoz slévárny

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Ing. Krňávek (vlevo) a Ing. Hlavinka

Josef Hlavinka

Čistička odpadních vod

Automatická linka pro apretaci skříní elektromotorů

Návštěva DGS Druckguss Systeme, s. r. o., Liberec

Ing. Josef Hlavinka v ýkonný ředitel SSČR

Návštěva ve společnosti DGS Liberec proběhla na konci února. S ředitelem Ing. Lubošem Pfohlem jme si povídali o historii i budoucnosti známe liberecké firmy. Společnost byla založena v červenci 1990 jako první privátní slévárna nyní už v bývalém Československu skupinou podnikavých a motivovaných lidí v čele s panem Svobodníkem. První tři roky byly odlitky ručně odlévány v pronajaté garáži v objektu Teplárny

Liberec na dvou tlakových lisech o síle 2500 kN pro zákazníky MEZ Mohelnice a Narex. Z hlediska tehdejších nízkých požadavků na kvalitu, avšak vysokou ziskovost, která byla podložena takřka nulovými administrativními náklady, byly tyto základní ukazatele ve srovnání s dnešní realitou neporovnatelné. Tato situace umožnila investovat do pozemků ve Volgogradské ulici a do výstavby nové haly na „zelené louce“, a to včetně instalace osmi nových tlakových strojů z Vihorlatu Snina. V roce 1993 se tedy společnost přestěhovala do nových prostor. Pracoviště to byla ještě ručně ovládaná, ale i tak přinesla možnost získání nových zákazníků, jejichž počet se rok od roku navyšoval. S rozpadem RVHP přišla tvrdá realita tržního hospodářství. Rozpad trhu s sebou přinesl ztrátu zakázkové náplně. Protože společnost musela splácet velké investice, nezbývalo než hledat silného partnera, který by pomohl zajistit nové zakázky. To se podařilo díky švýcarské společnosti Bühler ze St. Gallenu. Tím

Letecký pohled na společnost DGS Druckguss Systeme, s. r. o., Liberec

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

115

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N ČE S K É R EP U B L I K Y

tavicí pece byly nahrazeny šachtovou plynovou pecí. Byly také modernizovány tlakové licí stroje, kde starší stroje CLH 630 byly nahrazeny moderními, plně robotizovanými pracovišti s tlakovými licími stroji firmy Colosio Srl o uzavírací síle 750 a 1200 tun. Vzhledem k tomu, že mohelnický závod klade velký důraz na zvyšování bezpečnosti práce a zdraví pracovníků, je další modernizace slévárny zaměřena na snížení podílu ruční práce, hlavně při apretaci odlitků. Dnes je apretace odlitků prováděna převážně na třech robotizovaných pracovištích, kde jsou tvarově složité odlitky koster elektromotorů zbavovány otřepů. Dále slévárna při modernizaci pamatovala na zlepšení životního prostředí vybudováním vysoce progresivní čističky odpadních vod. Čistička byla osazena zařízením firmy LOFT, GmbH, které čistí odpadní vody na principu termokomprese brýdových par odpařované kapaliny. Toto zařízení automaticky vyčistí celý objem odpadních vod vznikajících při odlévání tlakových odlitků a vyčištěnou vodu vrací zpět do technologického procesu. V současné době pracuje mohelnický závod na rozšíření její kapacity tak, aby bylo možné takto zpracovat veškeré odpadní vody vznikající při výrobě elektromotorů.

Z P R ÁV Y S VA Z U S L É VÁ R E N ČE S K É R EP U B L I K Y

Josef Hlavinka

Ředitel DGS Ing. Luboš Pfohl (vpravo) a Ing. Hlavinka

Plně automatizované licí pracoviště pro odlévání strukturální odlitků Carat 160 od firmy Bühler

byla zahájena další etapa v úspěšném vývoji firmy. Prostřednictvím této spolupráce získali liberečtí zakázky pro Knorr Bremse, nové technologie v podobě dvou licich strojů Bühler 2500 kN, transfer know-how a hlavně orientaci na zákazníka ze západní Evropy. Komuni-

116

Tavicí šachtová pec od firmy Striko

Linka pro tepelné zpracování strukturálních dílů od firmy Hofmann

kace v cizím jazyce a „dodržování dohodnutého“ přispěly ke kontinuálnímu vzdělávání všech zaměstnanců, bez kterých by rozvoj společnosti nebyl myslitelný a realizovatelný. Tato kultura ryze českých pracovníků je ve společnosti zachována dodnes. V roce 2000 došlo

Plně automatizované dvouvřetenové CNC pro opracování strukturálních dílů od firmy Fill

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

ke 100% prodeji firmy Alupress slévárně firmy Bühler, která byla v témže roce převzata firmou Von Roll Infratec Holding AG s velkými plány zaměřenými na rozvíjející se segment tlakově lité výroby. Teroristický útok na USA však přinesl ekonomické problémy společnosti Von Roll Infratec Holding AG, která byla nakonec nucena svá aktiva v liberecké slévárně prodat. V roce 2003 tak vzniká dnešní firma DGS Druckguss Systeme AG, pod kterou došlo k největšímu rozkvětu a rozvoji. V letech 2004–2005 byla realizována 1. etapa výstavby nové slévárny v Liberci s navazujícími prostorami pro výrobu, skladování dílů a nástrojů, údržbu a energocentrum s kapacitou pro další rozvoj. Po tomto datu společnost prošla zásadní změnou ve výrobě, kdy se po-

stupně automatizovala všechna licí pracoviště spojená s optimalizací procesu lití a navazujících operací. Správným rozhodnutím byla postupná realizace montáží a obrábění dílů, které přispělo ke zvýšení přidané hodnoty. Ve 2. a 3. etapě postupně dochází k výstavbě nových hal se zaměřením na výrobu strukturálních odlitků. V roce 2015 se naplno rozbíhá výroba těchto odlitků pro prémiové značky automobilového průmyslu, jako jsou Daimler a AUDI. Aby bylo možné dosáhnout těchto úspěchů, musela společnost průběžně investovat také do HW a SW pro sledování kvality a řízení výroby, konstrukce a simulace nástrojů a licích procesů, které podporují každodenní řízení a optimalizaci produktivity ve výrobě. Samozřejmostí je budování firemní kultury s jasnou definicí vize, mise, motta a hodnot, které jsou pro další vývoj všech vodítkem a cílem, k němuž chtějí v DGS každým dnem směřovat. Po zhlédnutí provozu je už nyní zřejmé, že se jim v tom bude dařit.

váš partner ve vzdělávání

Víme o oboru téměř vše! Víme o oboru téměř vše! váš partner ve vzdělávání

Nabízíme profesní vzdělávání pracovníků v oboru slévárenství:

inzerat.indd 1

. TAVIČ .Nabízíme SLÉVÁRENSKÝ MISTR vzdělávání pracovníků v oboru slévárenství: ..SLÉVÁRENSKÝprofesní DĚLNÍK TAVIČ ..SLÉVÁRENSKÝ TECHNOLOG SLÉVÁRENSKÝ MISTR ..OBCHODNÍ SPECIALISTA VE SLÉVÁRENSTVÍ SLÉVÁRENSKÝ DĚLNÍK www.svazslevaren.cz . SLÉVÁRENSKÝ TECHNOLOG Naše vzdělávání je přizpůsobeno potřebám slévárenského oboru . svaz@ svazslevaren.cz OBCHODNÍ SPECIALISTA VE SLÉVÁRENSTVÍ v kontextu s potřebami zemí EU 05.02.08 12:12:58

tel.: +420 541 142 681 Technická 2, 616 00 Brno Svaz sléváren České republiky Bližší informace:

Naše vzdělávání je přizpůsobeno potřebám slévárenského oboru Profesionální garance je zabezpečena synergickým propojením v kontextu s potřebami zemí EU oborových znalostí škol a profesních organizací: garance je zabezpečena synergickým propojením .Profesionální VUT BRNO .oborových znalostí škol a profesních organizací: TU LIBEREC

..ČVUT PRAHA VUT BRNO ..SPŠS OLOMOUC TU LIBEREC ..SPŠ a VOŠT BRNO ČVUT PRAHA ..VŠB-TU OSTRAVA SPŠS OLOMOUC ..SŠSPŠTŘINEC-KANADA a VOŠT BRNO ..SŠTVŠB-TU ŽĎÁROSTRAVA NAD SÁZAVOU ..ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SŠ TŘINEC-KANADA SPOLEČNOST . SŠT ŽĎÁR NAD SÁZAVOU . ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SPOLEČNOST oborových znalostí škol a profesních organizací: . ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SPOLEČNOST . SŠT ŽĎÁR NAD SÁZAVOU . SŠ TŘINEC-KANADA . VŠB-TU OSTRAVA . SPŠ a VOŠT BRNO . SPŠS OLOMOUC . ČVUT PRAHA . TU LIBEREC . VUT BRNO

Bližší informace: Profesionální garance je zabezpečena synergickým propojením

v kontextu s potřebami zemíSvaz EUsléváren České republiky Technická 2, 616 00 Brno Bližší informace: Naše vzdělávání je přizpůsobeno potřebám slévárenského oboru tel.: +420 541 142 681 Svaz sléváren České republiky

svaz@ svazslevaren.cz . OBCHODNÍ SPECIALISTA VE SLÉVÁRENSTVÍ Technická 2, 616 00 Brno . SLÉVÁRENSKÝ TECHNOLOG tel.: +420 541 142 681 www.svazslevaren.cz . SLÉVÁRENSKÝ DĚLNÍK svaz@ svazslevaren.cz . SLÉVÁRENSKÝ MISTR www.svazslevaren.cz . TAVIČ inzerat.indd 1

05.02.08 12:12:58

Nabízíme profesní vzdělávání pracovníků v oboru slévárenství:

Víme o oboru téměř vše! inzerat.indd 1

05.02.08 12:12:58

Katalog sléváren a modeláren v České republice váš partner ve vzdělávání v českém, anglickém a německém jazyce Přehled výrobců odlitků ze slitin železných i neželezných kovů, tj. z litiny s lupínkovým a kuličkovým grafitem, temperované litiny, ocelí, slitin hliníku, mědi, zinku a ostatních nekovových materiálů; výrobci modelů a forem, dodavatelé slévárenského zařízení a materiálu. Informace o výrobním programu sléváren, o kapacitách, druzích vyráběných slitin, technologiích výroby, strojním zařízení, kontrolních metodách, orientaci na výrobní odvětví atd. Cena: • katalog na CD: 400 Kč (včetně DPH) + poštovné • katalog na USB: 500 Kč (včetně DPH) + poštovné Bližší informace a objednávky: Dagmar Veselá, tel.: +420 541 142 681, svaz@svazslevaren.cz

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

117

L a u r a K r i z a n e c o v á l A nto n í n M o r e s

Zprávy České slévárenské společnosti, z. s. News from the Czech Foundrymen Society

Mag. Dipl.-Ing. Mirjam Janová-Blazicová již počtvrté zvolena předsedkyní Slovinské slévárenské společnosti Laura Krizanecová Public Relations, Slovinská slévárenská společnost

Mag. Dipl.- Ing. Mirjam Janová-Blazicová

in Slovenia, as well as Slovenian and miner range of foreign companies that are suppliers for foundry industry. For already 63 years the Society publishes a technical foundry journal “Livarski vestnik”. The Society organizes, for already 56 years of every year in row, a central foundry event – International Foundr y Conference with foundr y exhibition in Portoroz. This is one of the largest technical events in the field of foundry in this part of Europe. The Society is a full member of the WFO – World Foundry Organization, which has in last year, at the General Assembly in Nagoya, decided to present a mandate to Slovenian Foundrymen Society for the organization of WFO – Technical Forum in 2019.

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

Cze ch F o un d r y m e n S o ci e t y Ts ch e chis ch e G i e s s e re i g e s e lls chaf t s e k re t a r iát p.s . 13 4 , D i va d e lní 6 657 3 4 B r n o te l., z á zna m ní k , fa x : + 420 5 42 214 4 81 m o b il: + 420 6 03 3 42 176 sl e va re ns ka @ vo lny.c z w w w.sl e va re ns ka.c z

Česká slévárenská spole čnos t, z. s., je členem Českého s vazu vě deckotechnick ých spole čnos tí, z. s. N ovotného lávka 5 110 0 0 Praha 1 tel.: + 420 221 0 82 295 c s v t s@c s v t s.c z w w w.c s v t s.c z

ČSS je členskou organizací W F O World Foundr ymen Organization c /o T he National M etalforming Centre 47 Birmingham Road, Wes t Bromwich B70 6PY, A nglie tel.: 0 0 4 4 121 6 01 69 79 fa x: 0 0 4 4 121 6 01 69 81 secretar y @ thew fo.com

118

Slovinská slévárenská společnost tímto oznamuje, že na své volební valné hromadě dne 15. února t.r. byla na další čtyři roky již počtvrté zvolena předsedkyní společnosti Mag. Dipl.-Ing. Mirjam Janová-Blazicová. Je bývalou dlouholetou ředitelkou největší slovinské slévárny tlakového lití – LTH Casting. Slovinská slévárenská společnost je jednou z největších a nejstarších technických spolků v zemi. Sdružuje všechny hlavní, středně velké a částečně také malé slévárny, stejnětak jako slovinské a v menší míře i zahraniční slévárenské dodavatele. Již 63 let vydává Slovinská slévárenská společnost časopis Livarski vestnik a organizuje – 56. rokem v řadě každoročně – největší slévárenskou akci, kterou je Mezinárodní slévárenská konference s výstavou v Portoroži. Jde o největší technickou událost v této části Evropy. Společnost je řádným členem Světové slévárenské organizace (WFO), která v loňském roce na své valné hromadě v Nagoyi udělila Slovinské slévárenské společnosti mandát organizovat v roce 2019 Světové technické fórum. Dear Sir or Madam, we inform you that on the electoral General Assembly of the Slovenian Foundrymen Society dated on 15 th February 2017, Mirjam Jan-Blazic, MSc was elected for the next four years and for already fourth mandate. She is a former long-standing director of the largest Slovenian Die Castings Foundry – LTH Castings. Slovenian Foundrymen Society is one of the largest and oldest technical societies in Slovenia. It combines all major, medium-sized and partially also miner foundry companies

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

74. zasedání Odborné komise pro litinu s kuličkovým grafitem doc. Ing. Antonín Mores, CSc. předs eda O K pro L KG

Dne 13. 12. 2016 se v Praze na ČVUT, Fakultě strojní, Ústavu strojírenské technologie, konalo 74. zasedání Odborné komise pro litinu s kuličkovým grafitem (LKG). Zasedání bylo společné se 48. setkáním slevačů České slévárenské společnosti středních Čech a bylo rovněž spojeno s prezentacemi firem OLYMPUS CZECH GROUP, s. r. o., a firmy ALMAMET, GmbH. Účastníky a všechny přednášející zasedání přivítal doc. Mores, předseda Odborné komise pro LKG. Vedoucí Ústavu strojírenské technologie na ČVUT v Praze, Fakultě strojní, doc. Ing. Ladislav Kolařík, Ph.D., IWE, podal informaci o situaci ve výuce technických oborů, organizačních změnách a rovněž o možnostech spolupráce Ústavu se závody při řešení technických problémů. Ve výuce studentů se připravuje rozšíření výuky v oblasti plastů. Ústav je úspěšný i co se týče grantových programů a projektů, kde dochází k úzkému sepětí školy a výrobních závodů. Dr. A. Herman, vedoucí oddělení slévání, podrobně popsal činnosti, které Ústav nabízí pro spolupráci se závody. Jedná se o přípravu projektů a různých výzev v grantové oblasti, hlavně s ohledem na

A nto n í n M o r e s

Obr. 1. Prezentace Ing. A. Němečkové

Prezentace firmy OLYMPUS CZECH GROUP, s. r. o. Prezentaci této firmy si připravila Ing. Němečková (obr. 1), vedoucí divize průmyslových řešení. Sdělila základní informace o podniku, jeho členění, obratech a počtech zaměstnanců. Firma pracuje v oblasti mikroskopů, endoskopů, videoskopů, fotografických přístrojů, zdravotnické techniky se zaměřením na chirurgii a v oblasti ultrazvukové defektoskopie. Podrobné technické informace podal Ing. M. Petřík, projektový specialista firmy. Popsal množství ultrazvukových přístrojů se zaměřením na malé hmotnosti těchto přístrojů a možnosti průmyslové aplikace přímo na odlitcích. Pro měření tloušťky, pro detekci skrytých vad v objemu materiálu, případně ke stanovení některých materiálových vlastností lze u kovů, kompozitů, plastů, keramiky, pryže a skla použít přesně směrované akustické vlny o vysokých frekvencích nad slyšitelným spektrem, vysílané do materiálu. Ultrazvukové přístroje generují krátké ultrazvukové pulzy; tato akustická energie je přenášena akustickou vazbou do materiálu a přístroje zachycují, monitorují a analyzují odražené či procházející akustické vlny a generují příslušné hodnoty.

Prezentace firmy ALMAMET, GmbH Základní informaci o firmě sdělil pan Ing. B. Huna, zástupce firmy pro střední a východní Evropu. Společnost je známá hlavně z oblasti odsiřování surového železa, kde se provádí snížení obsahu síry pomocí odsiřovacích směsí na bázi Mg. Hořčík je totiž v přírodě čtvrtým nejběžnějším prvkem, vždy se ale vyskytuje v kombinaci s jinými prvky. Zpravodaj sdělil způsoby získávání kovového Mg, který pak firma ALMAMET využívá ze 75 % v metalurgii, 20 % pro chemický průmysl a 5 % v pyrotechnických výrobcích. Ing. B. Pělucha (obr. 2) podrobně popsal mimořádně zajímavé zkoušky s použitím hořčíku v granulovaném stavu při modifikaci pomocí plněného profilu. U běžných profilů je použita klasická kovová předslitina FeSiMg s přesně definovaným obsahem Mg. Ing. Pělucha jako náplň profilu použil směs jednotlivých složek FeSiMg, což z hlediska nákladů může ušetřit náročnou výrobu kovové klasické předslitiny typu FeSiMg. Pro své zkoušky si zvolil vsázku v indukční peci bez surového železa. Celý postup byl podobný jako při běžné modifikaci plněným profilem, to je modifikace, 1. stupeň grafitizačního očkování pomocí FeSi, rozlití 1000 kg kovu do 100 kg pánviček a při lití 2. stupeň grafitizačního očkování. Získané výsledky porovnával s běžnou metodou plněného profilu s použitím kovového modifikátoru FeSiMg, z hlediska spotřeby profilu, využití profilu, průběhu reakce, nákladů na směsnou náplň, její kusovost atd. Ing. Pělucha účastníkům zasedání svým úspěšným experimentem ukázal, jak by měly probíhat provozní zkoušky. Jeho příspěvek je možno považovat za jeden z nejlepších, které byly kdy na zasedání odborné komise předneseny. Různé Doc. A. Mores informoval přítomné o současné výrobě odlitků v ČR. Podle

oficiální tabulky světové výroby odlitků z roku 2014 (viz Slévárenství 3–4/2016, s. 128–132; census 2015 viz Slévárenství 1–2/2017, s. 59–61, pozn. red.) vyrobila ČR celkem 416 206 t odlitků ze všech materiálů. Tato výroba řadí Českou republiky stále mezi přední evropské výrobce odlitků, i ve srovnání s dalšími světovými průmyslovými státy zaujímá ČR významné místo. V přepočtu na jednoho obyvatele patří slévárenská výroba ke světové špičce. Tomu však zatím neodpovídá výroba odlitků z LKG, která se pohybuje stabilně mezi 50 000 až 55 000 t odlitků / rok. V ČR je celkem 61 sléváren, které vyrábějí odlitky z litiny s lupínkovým grafitem (LLG), z tohoto počtu 55 sléváren vyrábí současně odlitky z LKG. Je nutno poznamenat, že LLG a LKG vyrábějí rovněž původní slévárny oceli. Z hlediska modifikace je zajímavé, že se zvyšuje počet sléváren, které modifikaci provádějí pomocí plněného profilu. Slévárny považují tuto metodu za nákladově vyšší, ale organizačně poměrně jednoduchou, zvláště z toho důvodu, že odpadají starosti se zpracovacími a odlévacími pánvemi, přípravou a skladováním předslitin atd. Plněný profil pro výrobu LKG používá v ČR v současnosti celkem 19 sléváren, více než polovina z nich si ponechala pro výrobu větších odlitků klasickou polévací metodu. V ČR je 24 sléváren oceli (bez přesného lití). Také z tohoto počtu 13 sléváren vyrábí odlitky z LKG, některé v dosti vysokých objemech. Zasedání bylo přítomno 38 odborníků ze sléváren, vysokých škol a dodavatelských firem. Potěšitelný byl rovněž zájem doktorandů, kteří využili v živých diskuzích přítomnost slévárenských odborníků. Náročný program zasedání bylo možno zvládnout hlavně zásluhou pracovníků ČVUT Praha, Ústavu strojírenské technologie, kteří jako obvykle zasedání vzorně připravili a byli i jeho aktivními účastníky.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

119

Z P R ÁV Y ČE SK É S L É VÁ R EN SK É S P O L EČN O S T I

tlakové lití. Ústav provádí pro slévárny a strojírenské závody zakázkové činnosti se zaměřením na zkoumání struktury odlitků, chemického složení, posudky z oblasti metalurgie, simulace tuhnutí a rovněž zkoušky v oblasti 3D tisku. Slévárenství jako svůj obor si zvolilo 10 studentů. Potěšitelné je, že téměř všichni absolventi pracují v oblasti slévárenství i po ukončení studia. Účastníky zasedání pozdravil rovněž doc. Ing. Milan Němec, CSc., předseda Středočeského výboru České slévárenské společnosti.

Obr. 2. Ing. B. Pělucha při své přednášce

Kalendář akcí Schedule of events

2017 30. 4. – 3. 5. 2017

METAL & STEEL SAUDI ARABIA 2017

Rijád, Saúdská Arábie

www.metalsteelsaudi.com www.fabexsaudi.com

4.–6. 5. 2017

14. mezinárodní výstava moderního průmyslu a inteligentního zařízení

Šanghaj, Čína

www.asia-sia.com

9.–11. 5. 2017

Zabezpečenie kvality v zlievarenstve a zváraní

Grand hotel Permon, Podbánské, Slovensko

http://kois.portal.prz.edu.pl/pl/ konferencje/

9.–12. 5. 2017

Control 2017

Stuttgart, Německo

www.control-messe.de

10.–11. 5. 2017

Slévárenské kolokvium

Aalen, Německo

gta@hs-aalen.de

10.–12. 5. 2017

Workshop EICF (Evropské federace přesného lití)

hotel Voroněž, Brno

www.eicf.org

14.–18. 5. 2017

IAMOT 2017 International Association for Management of Technology

Vídeň, Rakousko

www.iamot2017.org

15.–17. 5. 2017

Aluminium Modele East 2017

Dubai, Spojené arabské emiráty

www.aluminium-middleeast.com

17.–18. 5. 2017

STAINLESS

Brno

www.bvv.cz/stainless

17.–18. 5. 2017

11. kovárenská konference

hotel Voroněž, Brno

www.skcr-konference.cz

17.–18. 5. 2017

Německé slévárenské dny

Düsseldorf, Německo

gabriela.bederke@bdguss.de

17.–19. 5. 2017

POWER GEN INDIA 2017

Dillí, Indie

www.power-genindia.com/index.html

23.–25. 5. 2017

EXPOPOWER

Poznaň, Polsko

www.expopower.pl

29.–31. 5. 2017

Odborná konference Härterei Praxis 2017

Dortmund, Německo

www.processwaerme.net/events/

MEX-Moulding Expo 2017

Stuttgart, Německo

www.messe-stuttgart.de/moulding-expo

2.–4. 6. 2017

19 INDUSMACH AFRICA 2017

KICC – Nairobi, Keňa

http://expogr.com/kenyaind/

5.–8. 6. 2017

LITMASH RUSSIA and METALLURGY RUSSIA

Krasnaya Presnya Exhibition Centre, Moskva, Rusko

www.metallurgy-russia.com/ www.litmash-russia.com/

6.–9. 6. 2017

ITM POLAND METALFORUM

Poznaň, Polsko

www.itm-polska.pl

6.–9. 6. 2017

3D SOLUTIONS

Poznaň, Polsko

www.3dsolutions.mtp.pl

10.–12. 6. 2017

China Foundry Association Congress

Šanghaj, Čína

www.foundry.com.cn

13.–16. 6. 2017

Metal + Metallurgy China 2017

Šanghaj, Čína

www.mm-china.com/en/

20.–22. 6. 2017

RAPID.TECH

Erfurt, Německo

www.rapidtech.de

20.–24. 6. 2017

ALUMINIUM 2000

Verona, Itálie

www.aluminium2000.com

21.–24. 6. 2017

METEF 2017

Verona, Itálie

www.metef.com

22.–23. 6. 2017

5. mezinárodní konference o kuplovnách

Saarbrücken, Německo

simone.bednareck@bdguss.de

25.–28. 6. 2017

Evropská metalurgická konference EMC 2017

Lipsko, Německo

www.gdmb.de/news

26.–29. 6. 2017

3rd ESTAD® 2017 – European Steel Technology and Application Days

Vídeň, Rakousko

www.estad2017.org

27.–28. 6. 2017

ITPS – International Thermprocess Summit

Düsseldorf, Německo

www.itps.-online.com

19.–21. 7. 2017

CIAME2017 – China International Automotive Manufacturing Expo

Peking, Čína

www.ciame-show.com

6. mezinárodní konference o procesech tuhnutí

Old Windsor, UK

www.SP17.info

K A L EN DÁ Ř A KCÍ

30 5. – 2. 6. 2017

25.–26. 7. 2017

120

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

57. mezinárodní slovinské slévárenské dny

Portorož, Slovinsko

www.drustvo-livarjev.si

25.–30. 9. 2017

International Technical Fair 2017

Plovdiv, Bulharsko

www.fair.bg/en/events/2017.htm

26.–27. 9. 2017

27. dny spektrometrie

Leoben, Rakousko

www.spektrometertagung2017.org

27.–29. 9. 2017

Týden materiálu 2017

Drážďany, Německo

www.werkstoffwoche.de

2.–6. 10. 2017

3. mezinárodní konference o reologii a modelování materiálů

Miskolc-Lillafüred, Maďarsko

www.ic-rmm3.eu

3.–5. 10. 2017

HI INDUSTRY 2017

Herning, Dánsko

www.hi-industry.dk

4.–6. 10. 2017

27. mezinárodní vědecká konference IRON AND STEELMAKING

Horní Bečva

karel.michalek@vsb.cz

9.–13. 10. 2017

59. mezinárodní strojírenský veletrh

Brno

www.bvv.cz/msv

11.–12. 10. 2017

KOMPOZYT-EXPO

Krakov, Polsko

www.targi.krakow.pl

18.–20. 10. 2017

XXV. mezinárodní vědecká a technická konference „Slévárenská výroba a metalurgie 2017“

Minsk, Bělorusko

alimb@tut.by, sobolev-alimrb@tut.by, www.alimrb.by, www.limrb.by

18.–20. 10. 2017

MMS Nigeria 2017 – International Machinery, Metal & Steel Exhibition

Lagos, Nigérie

http://mmsexpo.com/

24.–26. 10. 2017

EUROMOLD

Mnichov, Německo

www.euromold.com

26.–27. 10. 2017

Ledeburské kolokvium

Freiberg, Německo

Claudia.Dommaschk@gi-tu-freiberg.de

7.–8. 11. 2017

54. slévárenské dny®

Brno

www.slevarenskedny.cz slevarenska@volny.cz

8.–9. 11. 2017

Softwarová řešení pro slévárny

Krefeld, Německo

www.vdg-akademie.de

LightMAT 2017: Konference & Exhibition on Light Materials Aluminium, Magnesium, Titanium

Brémy, Německo

http://lightmat2017.dgm.de/home/

14.–17. 11. 2017

ELMIA SUBCONTRACTOR

Jönköping, Švédsko

www.elmia.se/en/subcontractor

14.–17. 11. 2017

FORMNEXT

Frankfurt nad Mohanem, Německo

www.formnext.com

FOUNDRY & DIE CASTING Conference

Puné, Indie

http://metalspain.com/india-foundry.html

16.–18. 1. 2018

EUROGUSS

Norimberk, Německo

www.euroguss.de

15.–16. 3. 2018

Slévárenské kolokvium 2018

Cáchy, Německo

www.gi.rwth-aachen.de

LitMetExpo 2018

Minsk, Bělorusko

metall@minskexpo.com www.minskexpo.com

11.–15. 6. 2018

ACHEMA 2018

Frankfurt nad Mohanem, Německo

www.achema.de

23.–27. 9. 2018

73. SVĚTOVÝ SLÉVÁRENSKÝ KONGRES „Tvořivá slévárna“

Krakov, Polsko

www.73wfc.com, www.thewfo.com

25.–27. 9. 2018

METAL

Kielce, Polsko

www.metal.targikielce.pl

FOND-EX, 60. MSV, Automatizace, WELDING, IMT

Brno

www.bvv.cz

27.–30. 4. 2019

CastExpo

Atlanta, USA

25.–29. 6. 2019

GIFA, NEWCAST, METEC, THERMPROCESS

Düsseldorf, Německo

8.–10. 11. 2017

15. 11. 2017

2018

3.–6. 4. 2018

1.–5. 10. 2018

2019 www.gifa.de

Redakce nezodpovídá za případné pozdější změny termínů nebo míst konání uvedených akcí.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

121

K A L EN DÁ Ř A KCÍ

13.–15. 9. 2017

Pavel Pelikán

Slévárenské veletrhy Foundry fairs

Veletrhy Intec a Z upevnily svoji pozici a zaznamenaly nárůst počtu návštěvníků Ing. Pavel Pelikán

S L É VÁ R EN SK É V EL E T R H Y

Zuliefermesse Lipsko

Lipské veletržní duo Intec a Z uzavřelo své brány s nárůstem celkového počtu návštěvníků: nabídku 1382 vystavovatelů z 30 zemí zhlédlo 24 200 odborných návštěvníků z 35 zemí. Ohlasy vystavovatelů a návštěvníků na právě skončený ročník jsou vysoce pozitivní. Intec nabídl jako uznávaná platforma strojírenského průmyslu atraktivní a efektivní obchodní prostor nejen globálně působícím firmám, ale také malým a středním podnikům, zatímco veletrh Zuliefermesse opětovně přesvědčil šíří inovativní a flexibilní subdodavatelské nabídky. Lipsko se zkrátka stalo ve dnech 7.–10. března 2017 dějištěm prvního letošního opravdu důležitého setkání strojírenské branže. „Letošní ročník veletrhů byl skutečný úspěch. Opětovný nárůst počtu návštěvníků potvrdil vysokou atraktivitu obou veletrhů,“ říká Markus Geisenberger, jednatel pořádající společnosti Leipziger Messe, a dále dodává: „Toto naše úspěšné veletržní spojení dále upevnilo svoji pozici mezi předními strojírenskými veletrhy v Evropě. Inovativní,

Obr. 1. Zastoupení České republiky na veletrhu Zuliefermesse Lipsko – stánek společnosti UNEX, a. s., Olomouc

obsažné a mezinárodní – takové byly letošní veletrhy Intec a Z 2017.“ Mezinárodnost veletrhů Intec a Z skloňuje ve všech pádech také projektová ředitelka obou veletrhů Kersten Bunkeová: „Přivítali jsme návštěvníky z mnoha zemí. Speciálně Česko a Polsko byly silně zastoupeny. K tomu samozřejmě napomohl také kvalitní doprovodný program.“ Česká republika se na veletrzích neztratila, opak je pravdou. V součtu obou veletrhů se s celkovým počtem 31 vystavujících subjektů stala druhým nejpočetněji zastoupeným zahraničním účastníkem, co do velikosti výstavní plochy pak obsadila třetí místo. V rámci subdodavatelského veletrhu Zuliefermesse pak byla Česká republika vůbec největším zahraničním vystavovatelem co do plochy i počtu zúčastněných subjektů (obr. 1 ). Společný stánek českých firem iniciovaný Svazem sléváren ČR a finančně podpořený ze strany Ministerstva průmyslu a obchodu ČR byl pojednán ve znamení otevřeného prostoru a právem přitahoval pozornost návštěvníků. Výstavbu stánku i celkové zázemí v průběhu veletrhu za-

Obr. 2. Ministr Martin Dulig (třetí zprava) na stánku společnosti TOS - MET Slévárna, a. s., Čelákovice

122

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

jišťovaly na velmi profesionální úrovni Brněnské výstavy a veletrhy. Jednání zde vedl také ministr hospodářství spolkové země Sasko pan Martin Dulig (obr. 2), v rámci své cesty na kooperační fórum tří zemí Sasko–Česko–Polsko, které se konalo v rámci odborného programu veletrhu Zuliefermesse; stánek ČR dále navštívil náměstek ministra průmyslu a obchodu České republiky pan Eduard Muřický (obr. 3), který zde jednal nejen s vystavovateli, ale také se zástupci samosprávy Saska či italského regionu Lazia. Celkově je možné proběhlé veletrhy hodnotit jako velmi úspěšné; v oficiálním průzkumu prováděném pořadateli více než 85 procent vystavovatelů uvedlo, že dosáhlo svých veletržních cílů. Obzvláště pozitivně byla hodnocena odborná kvalifikace návštěvníků, přičemž

Obr. 3. Náměstek ministra průmyslu a obchodu České republiky pan Eduard Muřický (druhý zleva)

i sami návštěvníci vesměs dle vlastních slov v prováděném průzkumu naplnili cíle své veletržní návštěvy. Ke spokojeným návštěvníkům veletrhu patřili rovněž studenti střední školy strojní v České Lípě, kteří navštívili letošní veletrhy ve spolupráci se Svazem sléváren. Při cestě do Lipska jim byla navíc zajištěna návštěva výrobního závodu BMW (obr. 4). Účastníci budou mít zajisté na co vzpomínat. Veletrhy se konají vždy jednou za dva roky, proto se na příští ročník veletrhů Intec a Zuliefermesse můžete vydat opět na začátku roku 2019.

Obr. 4. Studenti střední školy strojní z České Lípy na exkurzi ve výrobním závodě BMW

M i c h a l P e t e r k a l a g e nt u r a S E T E VA

Zajímavosti Curiosities

Další rekord česko-německého zahraničního obchodu Michal Peterka

Kontakt: Christian Rühmkorf tel.: +420 221 490 303 ruehmkorf@dtihk.cz

Zdroj: agentura SE T E VA

Automatizaci si lze z dnešní výroby jen stěží odmyslet. V mnoha případech probíhají její jednotlivé stupně plynule. Průmyslové roboty přebírají postupně různé nové úkoly a spolupracují stále těsněji s člověkem. Spolupráce člověk-robot (Human-Robot-Collaboration – HRC) se tak stává nedílnou součástí automatizace. K přímé součinnosti člověka s robotem (HRC) dochází mimo jiné v oborech, které vykazují jen nízký stupeň automatizace, případně nejsou automatizovány vůbec. Klasickým příkladem je automobilový průmysl: výrobní proces zhotovení karoserie (základního skeletu) je z 95 % automatizovaný a pouze 5 % připadá na ruční práci. V konečné montáži je tomu naopak. Přitom mohou být některé činnosti, jež vyžadují použití značné síly nebo jsou nepříznivé z ergonomického hlediska, ulehčeny nasazením asistenčních robotů. K tomu je však zapotřebí nová generace robotů, která bezpečně spolupracuje s člověkem. Při montáži motorů, převodovek a také při konečné montáži jsou roboty již v provozu, avšak v mnoha dalších odvětvích a aplikačních sektorech je potenciál pro HRC metodu velmi značný. Roboty a aplikační bezpečnost Aby mohly roboty bezproblémově spolupracovat s člověkem, potřebují k tomu speciální vlastnosti. Jejich ergonomie musí být navržena na přímý kontakt. V praxi to znamená, že robot musí umět omezit svoji rychlost, a tak minimalizovat kinetickou energii nahromaděnou v systému a rovněž musí umět spolehlivě identifikovat kolizi. Senzorika vestavěná ve všech osách se stará o to, aby

Obr. 1. Člověk a robot vytvoří v továrně budoucnosti ideální tým

robot dokázal svoje okolí „vnímat“ a bezprostředně na ně reagovat. Při implementaci HRC metody se musí brát v úvahu celá aplikace i s příslušným okolním prostředím. Kromě bezpečnosti samotného robota musí vyhovovat nezbytným požadavkům pracoviště robota s člověkem, aby se zaručila spolupráce s minimem rizika. To vyžaduje bezpečné koncepty robotických buněk. V neposlední řadě se musí cítit bezpečně také sám pracovník, aby se u něho vyvinul pocit, že může svého asistenta akceptovat. HRC a mobilita pro inteligentní továrnu (Smart Factory) Pro zajištění maximální flexibility, kterou bude vyžadovat výroba budoucnosti, se jeví propojení HRC s mobilitou jako nejbližší logický krok. V případě, že se vzájemně spojí přednosti lehkého senzitivního robota s mobilní a autonomní platformou, stane se robot vysoce flexibilním výrobním asistentem, který není vázaný na jedno místo a má tedy neomezený pracovní prostor, což je ideální základna pro požadavky Industrie 4.0. HRC v interní logistice Také v logistických centrech jsou s cílem efektivního řízení materiálových toků vzájemně těsně spojeni lidé se stroji, roboty a dopravními systémy. Pomocí senzorů a síťově propojených IT systémů projde každý díl v pravý čas zásobovacím řetězcem. Spolupracující roboty jsou například schopné vybírat v automatizované aplikaci „Item Pick“ (vybírání položek) jednotlivé položky z kontejnerů přistavených automatizovaným skladovým systémem. Člověk pak může provádět některé další úkoly sloužící ke zdokonalení procesu. Robot bude hrát klíčovou roli v továrně budoucnosti Robot a člověk mohou za pomoci HRC metody vytvořit ideální tým ve výrobě budoucnosti (obr. 1). Člověk přitom je, a nadále zůstane, kognitivní silou. Je kreativní a pracuje jako stratég, zatímco robot do této spolupráce přináší, ve spojení s nejvyššími bezpečnostními standardy, svoji přesnost při opakování operací, svůj výkon a spolehlivost. Přitom se budou jeho schopnosti dále zdokonalovat. Roboty budou spolupracovat s lidmi stále efektivněji, budou schopny reagovat na gesta a řeč, uvědomovat si svoje prostředí a intuitivně se včleňovat do měnících se procesů. Inteligentní stroje budou mobilní, schopné se učit, dělit o své poznání, fungovat ve větším uskupení a hrát tak v továrnách budoucnosti klíčovou roli.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

123

Z A J Í M AVOS T I

V roce 2016 dosáhl objem zahraničního obchodu s Německem rekordních 2,2 bilionů korun a podruhé za sebou překonal dvoubilionovou hranici. „Německo je tradičně nejvýznamnějším obchodním partnerem České republiky. V roce 2016 se podílelo na celkovém objemu českého zahraničního obchodu 30 procenty,“ komentuje zveřejněné údaje ČSÚ Bernard Bauer, výkonný člen představenstva Česko-německé obchodní a průmyslové komory (ČNOPK), a dodává: „Věřím, že česko-německému zahraničnímu obchodu se bude dařit i tento rok. Celkový vývoj však do jisté míry ovlivní ukončení intervencí ČNB, ke kterému má letos dojít.“ V roce 2016 do Německa směřovala třetina českého vývozu a na našeho západního souseda připadlo téměř 27 procent celkového dovozu do ČR. Mezi nejvíce vyvážené i dovážené komodity patřila silniční vozidla, elektrická zařízení, přístroje a spotřebiče, stroje a zařízení a kovové výrobky. Česko-německá obchodní a průmyslová komora (ČNOPK) je se svými cca 650 členskými firmami největší bilaterální obchodní komorou v ČR. Jejím posláním je propojovat české a německé podnikání a podporovat ekonomicko-politickou spolupráci obou zemí. Českým i německým firmám nabízí služby šité na míru a pomáhá jim při vstupu na sousední trh. Sleduje trendy a těm s největším potenciálem pro česko-německou ekonomickou spolupráci se věnuje intenzivně. Například v roce 2015 rozpoutala ČNOPK v ČR diskuzi k tématu průmysl 4.0 a v roce 2016 zorganizovala soutěž „Connect Visions to Solutions“, jejímž cílem bylo propojit etablované firmy z průmyslu se startupy.

Budoucnost patří spolupráci člověka s robotem

2. r o č n í k Ve l e t r h u V ě d a V ý z ku m I n o v a c e

Výzkum, vývoj, programy a projekty Research, development, programs and projects

2. ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace, Brno 28. 2. – 2. 3. 2017

V Ý ZKUM, V Ý VOJ, PROGR AMY A PROJEKT Y

foto redakce

Dne 28. února byl na brněnském výstavišti pro vystavovatele a zájemce z odborné veřejnosti zahájen slavnostním otevřením za přítomnosti významných osobností z různých vědních oborů a státní správy 2. ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace.

124

Předseda vlády MVDr. Pavel Bělobrádek, Ph.D., MBA, se svým příspěvkem k otevření konference „Rozvoj vědy, výzkumu a inovací 2017–2020“

Slavnostní zahájení veletrhu

Cílem Veletrhu Věda Výzkum Inovace bylo vytvořit interdisciplinární platformu propojující vědeckou a výzkumnou sféru s podnikatelským prostředím a poskytnout příležitost školám, firmám, výzkumníkům a vědeckým týmům alespoň jednou za rok fyzicky představit výstupy své práce odborné i široké veřejnosti. Na veletrhu se prezentovaly především vysoké školy, inovační firmy, vědecko-technické parky a centra, vědecké týmy, samostatní výzkumníci, instituce a další organizacea společnosti, bez jejichž pomoci by výzkum, vývoj, inovace a jejich zavedení do praxe nebylo možné. Aplikátoři výsledků VaV zde představili úspěšné zavedení inovací v praxi a měli možnost získat náměty a partnery pro své další projekty. Návštěvníci se pak mohli seznámit s jejich činností a s ukončenými, právě probíhajícími nebo plánovanými projekty. V rámci doprovodného programu probíhaly konference na témata: Rozvoj vědy, výzkumu a inovací 2017–2020, Vzdělávání v 21. století, Spolupráce mezi akademickou a podnikatelskou sférou, Start-up – cesta k úspěchu a Smart Region – Smart City. Současně s veletrhem se v přidružených prostorách konala konference Věda Výzkum Inovace 2017, kde měli vědečtí

Vystavovatelé na veletrhu VVVI

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

Exponát ČVUT Praha – formule FSE.04X, která se v ČR v sezoně 2014/2015 umístila v soutěži Formula student na 2. místě

Kombinovaný motocykl PERAVES CZ W19 K12 MONORACER s 4dobým, vodou chlazeným spalovacím motorem BMW K1200 o objemu 1121 ccm a výkonu 85 kW

pracovníci příležitost prezentovat své vědecké články a výstupy. Tematické zaměření druhého ročníku bylo uplatnění výsledků VaV v praxi a zodpovědný výzkum a inovace. Mimo konferenci měli vědečtí pracovníci k dispozici také panely, na kterých měli možnost prezentovat své výzkumy formou plakátů. Veletrh Věda Výzkum Inovace propojil vědeckou a výzkumnou sféru s podnikatelským prostředím a poskytl příležitost vědeckým týmům prezentovat a představit své výstupy odborné i široké veřejnosti. Bližší informace lze získat na www.vvvi.cz.

I v a n a D r á b ko v á l J a r o s l a v Š e n b e r g e r

Ing. Ivana Drábková tisková mlu včí TA ČR

Technologická agentura České republiky (TA ČR) vyhlásila dne 28. února 2017 čtvrtou veřejnou soutěž ve spolupráci s německým ministerstvem pro vzdělávání a výzkum ve výzkumu a experimentalním vývoji pro Program podpory aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje DELTA. Tematicky bude zaměřena na podporu projektů z oblasti tzv. čtvrté průmyslové revoluce. Takové projekty mají zásadní přínos pro hospodářství obou zemí ve zcela klíčové oblasti změn Průmyslu 4.0 směřujících k naší budoucí konkurenceschopnosti. Podrobné informace nezbytné pro zpracování a podání návrhu projektu, včetně informací o způsobu a kritériích hodnocení, jsou obsaženy v zadávací dokumentaci a souvisejících dokumentech. Soutěžní lhůta začíná dnem 1. 3. 2017 a končí dnem 31. 5. 2017. TA ČR dále oznamuje, že informace k této veřejné soutěži budou podávány a vyřizovány prostřednictvím HELPDESK dostupného na internetové adrese www.tacr.cz/hesk.

TA ČR vnímá Průmysl 4.0 jako velkou šanci pro Českou republiku v posílení její konkurenceschopnosti na světových trzích i jako výzvu pro každého z nás, proto je třeba nezaspat a připravit se na tuto éru. TA ČR si je toho vědoma, proto už delší dobu usiluje o modifikaci programů a jejich zaměření na oblasti Průmyslu 4.0 a Smart Life obecně. Důkazem jsou nové programy a veřejné soutěže v tomto roce. Kromě veřejné soutěže v programu mezinárodní spolupráce ve výzkumu a vývoji DELTA bude například vyhlášena soutěž v důležitém programu ÉTA, který reaguje na aktuální společenské výzvy v této oblasti včetně těch souvisejících s Průmyslem 4.0 a digitalizací, na podzim letošního roku.

Vysoké školy informují Information from universities

Úspěšná obhajoba doktorské dizertační práce na VUT v Brně, FSI, odboru strojírenské technologie d o c . I n g . J a r o s l a v Š e n b e r g e r, CSc.

Dne 24. 2. 2017 se na FSI, Ústavu strojírenské technologie, konala obhajoba doktorské dizertační práce. Práce vznikla na odboru slévárenství a v rámci spolupráce se společností Vítkovice Heavy Machinery a řešila problematiku makrosegregací v supertěžkých odlitcích. Název práce: Segregace ve slitinách železa při odlévání těžkých odlitků

Ing. Vítězslav Pernica, Ph.D.

Autor: Ing. Vítězslav Pernica Školitel: doc. Ing. Jaroslav Šenberger, CSc. Recenzenti: prof. Ing. František Havlíček, CSc. prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. Ing. Jan Čech, Ph.D. Práce navazuje na projekt MPO vedený pod ev. č. FR – TI2/091 a zpracovává část experimentálního materiálu, který nebylo možné z časových důvodů v rámci projektu využít. Práce se zabývá makrosegregací prvků v experimentálním odlitku, který simuluje tuhnutí supertěžkého odlitku nosného kruhu cementářské pece. Doktorand prokázal znalosti a schopnosti v oblasti experimentu a použití náročných metodik k analýze makrosegregací na přiděleném materiálu. Experimentální práce byla neobyčejně náročná na čas. Pro zkoumaný experimentální odlitek byl vypracován model makrosegregací komerčním programem. Experimentálně zjištěné skutečnosti doktorand zpracoval teoreticky v modelu tuhnutí a predikce oblasti negativní segregace. Skutečné rozložení prvků na ploše řezu odlitkem o rozměru cca 0,6 × 1,9 m porovnal s predikcí získanou komerční simulací a s predikcí získanou podle vlastního modelu predikujícího místa negativní segregace uhlíku a manganu. Zvláštní pozornost je v práci věnována kanálkovým segregacím, které byly popsány z hlediska distribuce na sledovaném řezu odlitku i z hlediska rozložení uhlíku a manganu kolmo na průběh kanálkové segregace. Získané výsledky jsou zajímavé a použitelné pro výrobce odlitků nosných kruhů cementářských pecí i pro tvůrce komerčních programů pro predikci makrosegregací, kteří mají o výsledky práce zájem. Vědeckým přínosem práce je matematický model vytvořený pro určení oblastí negativní segregace a příspěvek k současným postupům modelování tuhnutí oceli, které vycházejí z fyzikálních dat.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

125

V Ý Z K U M , V Ý V O J , P R O G R A M Y A P R O J E K T Y l V Y S O K É Š K O LY I N F O R M U J Í

Příležitost zapojit se do výzkumné činnosti v oblasti Průmyslu 4.0 – Vyhlášení veřejné soutěže programu aplikovaného výzkumu DELTA

P u b l i k a c e l V ý t a hy č l á n k ů z Tr a n s a c t i o n s A F S

Publikace Publications

P U B L I K ACE l T R A N S AC T I O N S A F S 2016

Zlievarenská technológia Autorka: prof. Ing. Dana Bolibruchová, Ph.D. Vydavateľ: Žilinská univerzita v Žiline Rok vydania: 2017 Počet strán: 309 s. ISBN: 978-80-554-1268-9 Cena: 14 € Vysokoškolská učebnica Zlievarenská technológia je určená poslucháčom 2. stupňa vysokoškolského štúdia a má poskytnúť ucelený súbor poznatkov a vedomostí zo zlievarenskej technológie. Môže byť dobrou pomôckou aj pre pracovníkov v zlievarenskej praxi pri celoživotnom vzdelávaní. Publikácia súborne spracúva históriu aj súčasný stav poznatkov o zlievarenskej technológii výroby foriem a o technológiách odlievania. Zaoberá sa vývojovými trendmi v týchto oblastiach. Učebnica je metodicky rozdelená do dvoch samostatných celkov a má sedem kapitol. Prvý celok je zameraný na technológiu zlievarenskej formy a druhý celok sa venuje technológii odlievania. V rámci prvej kapitoly je podrobne popísaný dejinný vývoj zlievarenstva z pohľadu svetového, ale aj z pohľadu histórie na území SR a ČR. Druhá kapitola popisuje základné pojmy súvisiace s výrobou zlievarenských foriem. Venuje sa mož-

nostiam výroby modelov a pod. Problematika formovacích zmesí a prísad je rozobratá v tretej kapitole. Zhusťovanie formovacích zmesí I. až IV. generácie je popísané v štvrtej kapitole. Piata kapitola sa zaoberá postupmi odlievania s využitím gravitačných síl, odlievaním pri pôsobení zvýšených síl a nekonvenčným postupom odlievania. Spôsobom uvoľňovania odliatkov z formy, čisteniu a apretúre odliatkov sa venuje šiesta kapitola. V siedmej kapitole je podrobne popísaná diagnostika chýb odliatkov a spôsoby zisťovania chýb odliatkov s príkladmi. Z dôvodu osvojenia si anglického pojmoslovia, ktoré je pre danú oblasť špecifické, niektoré obrázky majú duálne popisy procesov, javov a technológií. Kniha má 309 strán a bola vydaná v roku 2017 v náklade 150 výtlačkov. Autorka ďakuje všetkým firmám, ktoré finančne podporili vznik tejto učebnice. Zvlášť chcem vyzdvihnúť firmy: Medeko Cast, s. r. o., Považská Bystrica, ASK Chemicals Czech, s. r. o., Brno, MTeZ, s. r. o., Žďár nad Sázavou, Gifos, s. r. o. Brno, T plus T export-import, s. r. o., Martin, a Mops Press, s. r. o., Snina. Publikáciu je možno objednať na adrese: danka.bolibruchova@fstroj. uniza.sk

Transactions AFS 2016 Výtahy článků z Transactions AFS, 2016, sv. 124 II. část Snížení oxidických vměstků v hliníkových hlavách válců automatickým plánováním zkoušek Reduction of Oxide Inclusions in Aluminum Cylinder Heads through Autonomous Design of Experiments SIKORSKI, S. s. 56–62, 16 obr., lit. 8 Pojednáno o výhodách použití moderního softwaru (MAGMASOFT v5.3), který umožňuje automatické plánování zkoušek a tím vytvoření základny pro hodnocení a následnou optimalizaci

126

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

TRANSACTIONS of the

American Foundry Society Presented at the One Hundred Twentieth Annual Metalcasting Congress April 16-19, 2016

Table of Contents

parametrů procesu. Hlavní pozornost je v této přednášce zaměřena na to, jak využít automatické plánování zkoušek k optimalizaci návrhu vtokové soustavy a procesních parametrů ve výrobě hliníkových hlav válců. Výsledkem bylo výrazné snížení oxidických vměstků. Metalografické studie intermetalických fází v blízko eutektických a eutektických slitinách Al-Si Metallographic Studies on the intermetallic Phases in the Al-Si Near-Eutectic and Eutectic Alloys SAMUEL, A. M. aj. s. 63–73, 10 obr., 4 tab., lit. 24 V práci byly použity výše uvedené slitiny s různými přísadami, především Fe, Mg, Mn, Cr, Sr a P. Slitiny se chladily rychlostí 0,8 °C/s, za téměř rovnovážných podmínek. Potom se u nich zkoumaly precipitované fáze, zejména intermetalické na bázi Fe, Cu, Mg a Sr. U některých se po tepelném zpracování (500 ± 2 °C) zkoušela tvrdost. Zjistilo se, že přísada Sr tvrdost snižovala. Popis podmínek a průběhu prací. Vliv přísad bizmutu a vápníku na vlastnosti slévárenské hliníkové slitiny B319 Effect of Bismuth and Calcium Additions on the Performance of B319 Al Cast Alloy SAMUEL, F. H. aj. s. 75–82, 2 obr., 4 tab., lit. 25 Zjišťovaly se účinky znečišťujících prvků Bi a Ca a také tepelného zpracování na vlastnosti mikrostruktury a pevnostní vlastnosti modifikované a tepelně zpracované slitiny B319. Na základě výsledků popsaných zkoušek byly vyvozeny závěry, které jsou pak shrnuty do osmi bodů.

V ý t a hy č l á n k ů z Tr a n s a c t i o n s A F S l Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

Přednáška k 25. výročí. Stanovení jílu metylenovou modří: už to není ta stará zkouška Silver Aniversary Paper. Methylene Blue Determination of Clay: It´s Not Your Father´s Test Anymore NELTNER, S. L., LaFAY, V. S. s. 83–94, 1 tab., lit. 13 Přednáška podává přehled vývoje zkoušení vlastností formovacích směsí, speciálně zkoušky metylenovou modří, za uplynulých 25 let.

Vztah mezi body styku zrn písku ve skořepinových formách a pevností ve střihu stanovený na základě rentgenové CT Relationship Between Sand-Grain Points of Contact in Shell Molds and Transverse Strenght, Estimated Using X-Ray Computed Tomography NAGAI, S. aj. s. 103–111, 4 obr., 7 tab., lit. 7 Práce vychází z teze, že u skořepinových forem a jader vyrobených z obalované směsi se pryskyřice při vytvrzování (při 250–320 °C) roztaví a nahromadí se v bodech styku kolem pískových zrn. Pevnost forem je tak určována množstvím pryskyřice v těchto bodech. Tato množství se ve studii vypočítala 3D zobrazením na základě CT. Výsledky podpořily výchozí předpoklady. Popis práce.

Úplné znění přednášek je k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Foreign foundry journal

G I E S S E R E I www.vdg.de

NITSCHE, R.: Zvyšující se požadavky na moderní robotické systémy (Steigende Anforderungen an moderne Robotersysteme), 2016, č. 7, s. 16–19. SEIDEL, S.: Studie výroby velkých odlitků z feritické LKG zpevněné směsnými krystaly (Studie zur Herstellung von mischkristallverfestigtem ferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit im Grossguss), 2016, č. 7, s. 24–27. SCHMIDT, M.: Vysoce účinné využití odpadního tepla z průmyslových procesů (Hocheffiziente Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen), 2016, č. 7, s. 28–31. DÖTSCH, E.: Elektropece pro tavení, udržování a lití (Elektroöfen zum Schmelzen, Warmhalten und Giessen), 2016, č. 7, s. 32–39. HEGWEIN, M.; ECKL, D.: Optimalizace licí techniky (Optimierung der Giesstechnik), 2016, č. 7, s. 46–47. ORTLOFF, H. a kol.: Tavicí provoz 4.0 – plánování a řízení v pohybu (Schmelzbetrieb 4.0 – Planung und Steuerung im Wandel), 2016, č. 7, s. 6–11. GEIWAGNER, P.: Vědět, kde se nacházejí produkty (Wissen, wo sich die Produkte befinden), 2016, č. 7, s. 12–14. KUHLOW, P.: Obloukové pece ve slévárně oceli (Der DS-Lichtbogenofen in der Stahlgiesserei), 2016, č. 7, s. 15–17. GASSEL, CH.: Moderní způsob tavení hliníku (Die moderne Form des Aluminiumschmelzens), 2016, č. 7, s. 18–21. RIEDEL, R. a kol.: Více inovací při tavení hliníku (Mehr Innovationen denn je beim Aluminiumschmelzen), 2016, č. 7, s. 22–25. BAOSHENG, L.: Bezpečná výroba lehkého jádra (Sichere Produktion leichter Kerne), 2016, č. 7, s. 26–29. JAVADIAN, P.: Energeticky účinné čistění vzduchu z licích strojů (Energieeffiziente Abluftreinigung an Giessmaschinen), 2016, č. 7, s. 38–40.

APPELT, CH.; VOSS, S.: Vliv teplotní vodivosti organicky a anorganicky pojených jader na vlastnosti struktury hliníkových slitin (Einfluss der Temperaturleitfähigkeit organisch und anorganisch gebundener Formkerne auf die Gefügeeigenschaften von Aluminiumlegierungen), 2016, č. 8, s. 22–27. ENZENBACH, T.: Roční přehledy – kupolové pece (Kupolofen – Jahresübersicht), č. 8, s. 34–39. POHLMANN, U.; SCHRECKENBERG, S.: Optimální systém nátěrů pro plně automatizovanou robotickou výrobu jader (Optimiertes Schlichtesystem für vollautomatisierte, robotergestützte Kernfertigung), 2016, č. 8, s. 48–50. VOLLRATH, K.: Kompetence technických materiálů při 3D lití a tavení laserem (Werkstoffkompetenz beim Giessen und 3-D-Laserschmelzen), 2016, č. 8, s. 51–53. FRAGNER, W. a kol.: Recyklace slévárenských slitin pro strukturní hliníkové a automobilové díly (Recycling-Gusslegierungen für Aluminium-Struktur und Fahrwerksteile), 2016, č. 9, s. 24–27. GEIER, G.: Výroba jader vstřelováním versus 3D tiskem (Kernschiessen versus 3-D-Kerndruck), 2016, č. 9, s. 28–31. GRUND, S.: Efektivní slévárenské technologie při tlakovém lití zinku (Ressourceeffiziente Giesstechniken beim Zinkdruckgiessen), 2016, č. 9, s. 36–39. KLINGAUF, P.: Briketování litinových třísek ve Frischhutu (Brikettierung von Gussspänen bei Frischhut), 2016, č. 9, s. 42–45. GIESSEREI PRA XIS www.giesserei-praxis. de

XU, M. a kol.: Formy přesného lití s malou tepelnou vodivostí při použití dutých sférických žáruvzdorných částic conosfér (Feingussformen mit geringer Temperaturleitfähigkeit durch Verwendung von Conospheres), 2016, č. 10, s. 394–400, (viz s. 130, pozn. red.) POHLMANN, U.; SCHRECKENBERK, S.: Optimalizovaný systém nátěrů pro plně automatizovanou technologii výroby jader (Optimiertes Schlichtesystem für vollautomatisierte, robotergestützte Kernfertigungstechnologie), 2016, č. 10, s. 400–402.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

127

T R A N S AC T I O N S A F S 2016 l Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R E N S K É Č A S O P I S Y

Odlitky pro zkoušení vzniku výronků a vliv proměnných veličin procesu Veining Test Castings and Effect of Process Variables VIVAS, P., SCHELLER, E., SHOWMAN, R. s. 95–101, 9 obr., 8 tab., lit. 9 Použití plánovaných zkoušek (postup DOE – Design of Experiments), které je zde na příkladech popsáno, se ukázalo jako účinný nástroj pro optimální řešení základních problémů odlévání. Zjistilo se také, že oba typy zkušebních odlitků, které jsou také popsány, lze spolehlivě použít k hodnocení výronků, penetrace a vad povrchového dokončování. Hodnotil se i vliv použitých materiálů a postupů na vznik vad.

Zahraniční slévárenské časopisy

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y

Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

MENZ, M. a kol.: Modifikovaná naplyňovací přilba spojuje ohřev nosným plynem s dávkováním katalyzátorů (Modifizierte Begasungshaube integriert Ausheizen des Trägergases und Zudosierung des Katalysators), 2016, č. 10, s. 403–406. PLITZNER, M.; RUPP, A.: Únavové trhliny ve zvonech (Ermüdungsrisse in Glocken), 2016, č. 10, s. 407–413. HOFMANN, H.: Výpočet přestupů tepla pro termomechanické slévárenské simulace (Berechnung von Wärmeübergängen für thermomechanische Giesssimulationen), 2016, č. 10, s. 420–425. MICHELIC, Z. a kol.: Pozorování chování nekovových vměstků in situ pomocí vysokoteplotní laserové konfokální mikroskopie (In-situ Beobachtung des Verhaltens nichtmetallischer Einchlüsse mittels Hochtemperatur-Laser-Konfokalmikroskopie), 2016, č. 9, s. 337–341. LI, D; SLOSS, C.: Zkřehnutí litiny s kuličkovým grafitem, smíšeným grafitem a červíkovitým grafitem s vysokým obsahem křemíku a molybdenu při střední teplotě 310 až 490 °C (Versprödung bei mittleren Temperatur von hoch-silizium-molybdänhaltigen Gusseisen mit Kugelgraphit, mit Übergangsgraphit und mit Vermikulargraphit), 2016, č. 9, s. 342–351. DAHLMANN, M. a kol.: Vysoce výkonná formovací látka pro přesné lití (Hochleistungsformstoff für den Präzisionsguss), 2016, č. 9, s. 352–354. BARLETT, L. N.: Nitridování ocelí s lehkou hmotností s vysokým podílem manganu a hliníku (Nitrieren von Leichtbau-Stählen mit hohen Anteil an Mangan und Aluminium), 2016, č. 9, s. 355–364. RÖHRIG, K.: Legovaná litina, strukturní změny a transformace pod 500 °C (Legiertes Gusseisen, Gefügeänderungen unterhalb von 500 °C), 2016, č. 9, s. 365–370. GIESSEREI R U N D S C H AU www.voeg.at/web/giesserei_rundschau.html www.verlag-strohmayer. at GÜNTHER, S.: Vizualizace, ukládání dat a optimalizace: slévárenská technologie a čtvrtá průmyslová revoluce (Visualization, Data Logging and Optimalization: Foundry Technology and the Fourth Industrial Revolution), 2016, č. 7/8, s. 158–161.

128

HAMETNER, T.: Výroba prototypů a vývoj lehkých slitin u procesu nízkotlakového lití (Prototypenherstellung und Leichtmetall-Legierungsentwicklung mit dem Niederdruckgiessverfahren), 2016, č. 7/8, s. 162–164. MÜLLER, M.: Homogenita v přípravě formovací směsi (Homogenity within the Moulding Sand Preparation), 2016, č. 7/8, s. 165–168. BUCHMAYR, B.: K porozumění cesty Číny ke světové velmoci a předpověď budoucího vývoje (Den chinesischen Weg zur Weltmacht verstehen und zukünftige Entwicklungen erkennen), 2016, č. 7/8, s. 172–175. STURM, J.; ZIMMERMANN, J.: Zabránění vzniku trhlin za tepla užitím autonomní optimalizace designu části odlitku a licí techniky (Warmrissenvermeidung durch autonome Optimierung von Gussteildesign und Giesstechnik), 2016, č. 9/10, s. 202–206. SORGER, H. a kol.: Inovační design litinových bloků motorů s lehkou hmotností (Innovative Lightweigth Design of Cast Iron Cylinder Blocks), 2016, č. 9/10, s. 208–212. STAPELA, W.: Aditivní design a výroba (ADM) jako výrobní metoda budoucnosti (Additive Design and Manufacturing (ADM) als Fertigungsverfahren der Zukunft), 2016, č. 9/10, s. 213. RIEDEL, S. a kol.: Hliník versus litina s lupínkovým grafitem (Aluminium versus Gusseisen mit Lamellengraphit), 2016, č. 9/10, s. 214–221. SCHOTT, S.: Odlitky z LKG s lehkou hmotností nejsou možné bez vhodného výrobního procesu (Leichtbau im Sphäroguss – ohne die passende Fertigung nicht möglich), 2016, č. 11/12, s. 258–262. VACELET, H. a kol.: Nejnovější technologické stanovisko pro pojivo cold box (Neueste Technologieplattform für Cold-Box-Binder), 2016, č. 11/12, s. 263–269. SCHNELTING, I. a kol.: Litinové odlitky s lehkou hmotností při užití predikce lokálních vlastností (Leichtbau mit Gusseisen durch Möglichkeiten der lokalen Festigkeitsvorhersagen), 2016, č. 11/12, s. 270–275. GRUND, S.: Účinný zdroj inovačních technologií tlakového lití zinkových odlitků (Resource efficient innovative Casting Technologies for Zink Die Castings), 2016, č. 11/12, s. 282–285.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

CHINA FOUNDRY www.foundryworld.com

HUANG, R. a kol.: Podmínky použití fenolických pryskyřičných směsí vytvrzovaných estery (Application conditions for ester cured alkaline phenolic resin sand), 2016, č. 4, s. 231–237. LIU, W. a kol.: Příprava nového živočišného pojiva pro slévárenské užití (Preparation of a new animal glue binder for foundy use), 2016, č. 4, s. 238–242. ZHOU, W. a kol.: Vliv frekvence vibrace na mikrostrukturu a výkonnost litiny s vysokým obsahem chromu, vyrobené metodou lost foam (Effect of vibration frequency on microstructure and performance of high chromium cast iron prepared by lost foam casting), 2016, č. 4, s. 248–255. ZHANG, Y. a kol.: Vliv ultrazvukového působení na tvorbu intermetalických sloučenin železa ve slitinách Al-Si (Effect of ultrasonic treatment on formation of iron containing intermetalic compounds in Al-Si alloys), 2016, č. 5, s. 316–321. FU, B. a kol.: Mechanizmus tvorby sferoidálních karbidů v LKG s ultranízkým obsahem uhlíku (Formation mechanism of spheroidal carbides in ultra low carbon ductile cast iron), 2016, č. 5, s. 346–351, (viz s. 130, pozn. red.) CINIFORUSH, E. a kol.: Opotřebení niklové ADI litiny suchým kluzným třením (Dry sliding wear of Ni alloyed austempered ductile iron), 2016, č. 5, s. 361–367. ISSN 0024-449X

ПРОИЗВОДСТВО

FOUNDRY.

LIT Ě J N O J E P R O I Z VO D ST VO www.foundrymag.ru

TECHNOLOGY & EQUIPMENT

BOLDYREV, D. A. a kol.: Vliv eutektičnosti na zvláštnosti tvorby grafitu v litinových odlitcích (Influence of eutectivity on the peculiarities of graphite formation in iron castings), 2016, č. 1, s. 10–13. POLYAYEV, A. A. a kol.: Litina s červíkovitým grafitem legovaná hliníkem – alternativní materiál pro písty dieselových motorů s vysokým vnitřním spalováním (Aluminium alloyed vermicular graphite iron – an alternative material for pistons of high-power inter-

Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y

ORDIN, D. A. a kol.: Vlastnosti keramických břeček na bázi vodních koloidiálních pojiv (Properties of ceramic slurries based on water-colloidal binders), 2016, č. 3, s. 21–25. DOROSHENKO, V. S.: Varianty tvrdnutí formovacích směsí při lití na modely z ledu (Options hardening molding sand mixtures in casting on ice patterns), 2016, č. 3, s. 29–34. LI VA R S KI V E ST N I K www.drustvo-livarjev.si

DUGIČ, I.: Vliv rychlosti chladnutí na vady odlitků z vysoce chromové bílé litiny pro turbínová kola (Effect of Cooling Rate on the Casting Defects of High Chromium White Cast Iron for the Impellers), 2016, č. 4, s. 164–171. MIKYŠKA, Č.; MARIČ, G. G.: Vliv různých krycích materiálů pro metodu sandwich (Effect of Different Cover Materials for “Sandwich” Method), 2016, č. 4, s. 172–180. TUREN, Y. a kol.: Vliv obsahu křemíku na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti bezolovnatých slitin mosazi (The effect of silicon content on microstructure and mechanical properties of lead-free brass casting alloys), 2016, č. 4, s. 192–199. MODERN C A STI N G www.modern-casting. com

GAMBSKY, A.: Prediktivní technologie šetří peníze (Predictive technologies saves money), 2016, č. 10, s. 26–29. DEBRUIN, M.; JORDAN, S.: Důvod pro lití ocelových odlitků metodou lost foam (The case for steel lost foam casting), 2016, č. 10, s. 38–41. PR AC E I N ST Y T U T U O D LE W N I C T WA http://prace.iod.krakow. pl/

HOLTZER, M. a kol.: Procesy pyrolýzy a jejich vliv na kvalitu odlitků a pracovní podmínky (Processes of pyrolysis and their effect on casting

quality and working conditions), 2016, č. 3, s. 175–192. SZYMCZAK, T. a kol.: Vliv molybdenu na krystalizaci, mikrostrukturu a vlastnosti siluminu 226 (Effect of molybdenum on the crystallization, microstructure and properties of silumin 226), 2016, č. 3, s. 193–204. HOMA, M. a kol.: Termofyzikální vlastnosti Cu-C kompozitů získaných práškovou metalurgií (Thermophysical properties of Cu-C composites obtained by powder metallurgy), 2016, č. 3, s. 204–220. KWAK, Z. a kol.: Mikrostruktura vybraných slitin hliníku získaných semikontinuálním litím (Microstructure of selected aluminium alloys obtained by semi-continuous casting), 2016, č. 3, s. 221–232. JARCO, A.: Zlepšení plasticity slitiny AlSi11 použitím měkkého žíhání (Improvement of plasticity of the AlSi11 alloy due to soft annealing treatment), 2016, č. 3, s. 261–266, (viz s. 131, pozn. red.). PR Z E G L A D O D LE W N I C T WA www.przegladodlewnictwa.pl

WAKSMUNDZKI, M.; ZYCH, J.: Vliv teploty a atmosférické vlhkosti na kinetiku změn rozměrů ve vybraných druzích dřeva užívaných pro modely odlitků (The influence of temperature and atmospheric moisture on the kinetics of size changes in selected varieties of wood used for casting patterns), 2016, č. 5/6, s. 212–214. GEISWWEID, S. a kol.: Modernizace formovací linky (Modernisation of the moulding line), 2016, č. 5/6, s. 216–219. ENGELHARDT, T.: Nízkoemisní přísady pro bentonitové formovací směsi (Low-emission additives for bentonite-bonded moulding sands), 2016, č. 5/6, s. 220–223. PUCKA, G.: Válcovací stojan Quarto – největší odlitek z oceli vyrobený v Polsku (The Quarto plate rolling mill stand – The largest steel casting made in Poland), 2016, č. 5/6, s. 224–233. CIESIELSKI, B.: Zlepšení kvality odlitků ve slévárně Nissan v Cantabrii po použití obložení Feedexem (Improving the quality of casts in the Nissan foundry in Cantabria by using Feedex feeder sleeves), 2016, č. 5/6, č. 236–239.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

129

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y

nal combustion diesel engines), 2016, č. 1, s. 14–16. MOLCHANOVA, N. F. a kol.: Vlastnosti litých titanových slitin po vysokoteplotním plynostatickém zpracování (Properties of cast Ti-alloys after high-temperature gas-static treatment), 2016, č. 1, s. 17–21. KRIVOPALOV, D. S. a kol.: Účinek očkování na vlastnosti slitin Al-Mg (Effect of inoculation on the properties of Al-Mg alloys), 2016, č. 1, s. 22–24. DOROSHENKO, B. C.: Lost foam proces s krystalizací kovu pod tlakem (Lost foam casting process with crystallization of metal under pressure), 2016, č. 1, s. 25–28. MOROZOV, V. A.: Některé otázky technologie odlévání oceli do spalitelných modelů (Some issues of expanded pattern casting of steel), 2016, č. 1, s. 32–35. TYUTYUKOV, S. A. a kol.: O stabilnosti technologie výroby kokilových odlitků z podeutektického siluminu (About the technology stability in the process making gravity-die casting from hypoeutectic silumin), 2016, č. 2, s. 2–6. VORONIN, Y. F.: Příklady identifikace a eliminace vad v odlitcích (Examples of identifying and eliminating casting defects), 2016, č. 2, s. 7–11. MUCHOMOROV, I. A.: Tvorba trhlin v odlitcích (Tear formation in castings), 2016, č. 2, s. 12–15. BATYSHEV, A. I.: Odlévání oceli do kovových forem (Casting steel in metal molds), 2016 č. 2, s. 20–26. MOROZOV, V. A.: Kontejnery pro lití do spalitelných modelů (Containers for expanded pattern casting), 2016, č. 2, s. 27–29. GRIGORYEV, V. M.; ZHATCHENKO, Y. V.: Možnosti zvětšení operačních vlastností brzdových podložek z litiny (Possibilities of increase of operational properties of cast iron brake pads), 2016, č. 3, s. 2–4. PULYAYEV, A. A. a kol.: Modulární design a technologie přípravy výroby litinových pístů pro dieselové motory (Modular design and technology preperation of manufacturing iron pistons for diesel engines), 2016, č. 3, s. 13–16. OSPENNIKOVA, O. G.: Vývoj principů tvorby žárupevných slitin nové generace o malé hustotě a modelové kompozity pro vyplavitelné modely (Development of principles of creation of heat-resistant alloys of new generation with low density and modeling compositions for investment pattern casting), 2016, č. 3, s. 17–20.

Z a h r a n i č n í s l é v á r e n s ké č a s o p i s y l Z e z a h r a n i č n í c h č a s o p i s ů

FEDORYSZYN, A.: Zařízení formovací linky pro výrobu odlitků v rámech z bentonitové směsi (Moulding devices of the casting production lines in flask moulds of bentonite sands), 2016, č. 7/8, č. 322–327. LINKE, P.: Ultrakompaktní jiskrový spektrometr pro slévárny (Ultra-compact spark spectrometer for the metal casting houses), 2016, č. 7/8, s. 344–347.

Z A H R A N I ČN Í S L É VÁ R EN SK É Č A S O P I S Y l Z E Z A H R A N I ČN Í CH Č A S O P I SŮ

Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc. Všechny uvedené časopisy jsou k dispozici v Informačním středisku Svazu sléváren České republiky, E. Bělehradová, infoslevarny@tiscali.cz, úterý–čtvrtek, tel.: 541 142 646.

Ze zahraničních časopisů From the foreign journals

Měření rozměrových změn slitin AlSi během tuhnutí Measurement of dimensional changes of AlSi alloys during solidification Petrič, M.; Medved, J.; Kastelic, S.; Mrvar, P. Faculty of Natural Sciences and Engineering, Slovenia Tuhnutí hliníkových slitin je dobře popsáno v obvyklých podmínkách tepelné analýzy. Tuhnutí odlitků je spojeno se změnami jejich rozměrů a vznikem staženinové pórovitosti, která je příčinou vad odlitků. Smrštění hliníku během tuhnutí může být až 7 % objemu a ve slitinách AlSi se snižuje s vyšším obsahem křemíku. Autoři pracovali se čtyřmi slitinami: první byla AlSi12 bez přísad, u druhé bylo zrno zjemňováno předslitinou AlTi5B1, třetí byla modifikována předslitinou AlSr10 a čtvrtá modifikována oběma předslitinami. Pro všechny zkoušky smršťování a dilatací odlitků byla zhotovena měřicí silikátová komůrka. Odlitek z komůrky byl 220 mm dlouhý ingot s průřezem 295 mm2, v koncích ingotu byly vsazeny dvě křemenné tyče, spojené se dvěma diferenciálními měniči pro měření rozměrových změn během tuhnutí a chladnutí. Ve stejném čase bylo prováděno měření teplot ve středu odlitku. Tepelná a dilatometrická analýza

130

byla ve shodě s termodynamickou kalkulací podle sofwaru Thermo Calc. Pro metalografii byla použita optická a elektronová mikroskopie (SEM), pro fázovou analýzu energiově disperzní spektroskopie (EDS). Zjistěné složky mikrostruktury potvrdily, že modifikace byla účinná a částice βSi byly ve slitině mnohem jemnější. Stahování slitiny AlSi12 je rovněž ovlivněno modifikací. Dilatometrická analýza ukázala, že modifikované slitiny měly staženiny až o 85,5 % menší než základní slitina. Modifikace slitiny AlSi12 předslitinou AlSr10 obsahovala fáze: αAl, βSi, Al9Fe2Si2, Al14(Fe,Mn)4(,Al,Si)5, Al2SrSi2. (Zkrácený překlad článku z časopisu Livarski vestnik, 2016, č. 3, s. 154–159.)

Formy přesného lití s malou tepelnou vodivostí při použití conosfér Feingussformen mit geringer Temperaturleitfähigkeit durch Verwendung von Conospheres Xu, M.; Lekakh, S..; Richards, V. Missouri University of Science and Technology, USA Znalost tepelných vlastností skořepinových forem je nutná po jejich odlití a řízené tuhnutí složitých tenkostěnných odlitků. Experimenty byly prováděny pro snížení tepelné vodivosti skořepinových forem za použití dutých kulovitých žáruvzdorných částic – conosfér.Tyto částice vznikají jako vedlejší produkt spalování v uhelných elektrárnách a jsou proto ekologicky využitelné. Chemické složení conosfér se pohybuje podle výrobce v rozmezí hm. %: 50–60 SiO2; 28,0 Al2O3; 0,50–5,00 Fe2O3; 0,50–3,50 CaO; 0,80–2,00 MgO; 1,00–4,00 K 2O, fyzikální vlastnosti: sypná hmotnost 0,42 g/cm3; teplota sintrace 1300–1350 °C; teplota tavení 1400–1425 °C; tepelná vodivost 0,07 W/mk. Zrnitost conosfér určena číslem AFS 140 podle Gausovy křivky (největší podíl 105 μm). Zkoušky provedeny za přísně definovaných podmínek viskozity pojiva, teplot žíhání a dalších; porovnány skořepiny z conosfér a skořepiny ze směsi conosfér a stabilizovaného SiO2 v různých poměrech. Bylo zjištěno, že conoskořepiny dosahují jen o polovinu menší pevnost v ohybu (5,5 MPa / 850 °C) než křemenná skořepina (9,5 MPa / 850 °C). Když byla první nosná vrstva skořepiny z křemene a další byly nosné conovrstvy, pak celková skořepina v žíhaném stavu měla jen o 20 % vyšší pevnost než celá skořepina z conovrstev. Relativní tepelná vo-

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

divost 0,5 SiO2 při pórovitosti 30 % je pro conovrstvu 0,25 při pórovitosti 50 %. Skořepiny z conosfér jsou až o 20 % lehčí než křemenné skořepiny, což je při ručním ponořování jistě příjemné u větších modelů odlitků. Při zkouškách bylo dokázáno, že skořepiny z conosfér se od odlitků lépe oddělovaly, což může být výhodné při výrobě tenkých křehkých součástí. Duté conosféry byly použity pro skořepinové formy ke zvětšení jejich pórovitosti, a tím se stávají materiálem s tepelnými vlastnostmi, které jsou vhodné pro řízené tuhnutí složitých odlitků. Aby bylo dosaženo žádané pevnosti, je nutné nanést na model nejméně první vrstvu ze stabilizovaného křemene a další nosné vrstvy z conosfér. (Zkrácený překlad z Transactions AFS, přednáška 15-071, Giesserei Praxis, 2016, č. 10, s. 394–399.)

Mechanizmus tvorby sferoidiálních karbidů v LKG s ultranízkým obsahem uhlíku Formation mechanism of spheroidal carbides in ultra low carbon ductile cast iron Bin-Quo Fu; Zhuo-Qing Li; Xue-Bo Zhao; Zhen Shen; Jin-Hai Liu Hebei University of Technology, Tianjin, China ADI litina (Austempered Ductile Iron) je extenzivně užívána při výrobě ozubených kol v průmyslu dopravy a v těžkém průmyslu při kombinaci vynikajících vlastností, jako jsou vysoká pevnost při dobré houževnatosti, dobrá otěruvzdornost a únavové vlastnosti. Mikrostruktura ADI litiny sestává z jistého množství dokonalých kuliček grafitu, ale také z hrubých grafitových kuliček, které mají silný tříštivý vliv na strukturu matrice a tím i na provozní vlastnosti tohoto materiálu. Proto se při snižování množství uhlíku získávají malinké, kulaté a uniformně rozdělené grafitové kuličky a zlepšují se mechanické vlastnosti. ADI litina s ultranízkým uhlíkem může být připravena při určitém složení LKG přes tepelné zpracování. Tato litina obsahující nízký obsah uhlíku a vysoký obsah křemíku patří do série slitin Fe-C-Si. Křemík může v austenitu posunout bod maximálního obsahu uhlíku doleva (bod E v Fe-C diagramu) během nerovnovážného procesu krystalizace, takže eutektická grafitová struktura může vzniknout ve slitině s nízkým C a vysokým Si a pak je nazývána LKG s ultranízkým obsahem uhlíku nebo také grafitová ocel. V této extrémní LKG však také vznikají různé druhy karbidů. Vý-

Z e z a h r a n i č n í c h č a s o p i s ů l B l a h o p ř e j e m e l P a v e l Ve s e l ý

sledky čínských autorů v tomto výzkumu dokázaly, že sferoidiální karbidy jsou karbidy eutektickými a krystalizují v izolovaných oblastech tekuté eutektické fáze. Proces tvorby těchto karbidů probíhá v intersekcích mezi primárními a sekundárními dendrity austenitu. Oxidy hořčíku, vzácných zemin a dalších prvků mohou působit jako heterogenní nukleační místa pro tyto karbidy. Bylo také zjištěno, že jejich množství se zvyšovalo se zvýšením obsahu uhlíku ve slitině. Také rychlost chlazení má důležitý vliv na vznik sferoidiálních karbidů při stejném chemickém složení. Optimální obsah uhlíku byl 1,2 hm. % a při rychlosti chlazení vzorku v rozmezí (R40–60 mm). Karbidy síťovité mohou být přeměněny na sferoidiální a jejich rozdělení se stane ve struktuře rovnoměrné po správném tepelném zpracování ADI litiny.

částicemi primárního křemíku. Na mikrostrukturách slitin po měkkém žíhání je vidět výrazná změna. Zjemnění a koagulace tvaru precipitací eutektického křemíku vedla ke zvýšení plasticity této slitiny. V rozsahu teplot a doby měkkého žíhání vzrostly průměrné hodnoty prodloužení slitin (A5) cca o 40 % ve srovnání s původní slitinou bez tepelného zpracování. K největšímu snížení Rm o 15 % vůči původní slitině došlo po 8 h a žíhání na 325 °C. Zavedení tohoto způsobu tepelného zpracování do praxe umožní zlepšení plasticity zkoušených slitin při zachování jejich dobrých mechanických vlastností.

Vzpomínka na Ing. Kamila Palána (*13. 5. 1979 – †12. 2. 2017) Ing. Pavel Veselý Slévárna Kuřim, a. s.

Zpracoval: prof. Ing. Karel Rusín, DrSc.

Blahopřejeme Congratulations

65 let Mgr. František Urbánek * 10. března 1952 Gratulujeme! 70 let Ing. Arnošt Svoboda * 15. března 1947 Gratulujeme! 80 let doc. Ing. Rudolf Kořený, CSc. * 15. dubna 1937 Gratulujeme! 70 let Ing. Jan Šlajs * 27. dubna 1947 Gratulujeme!

Chcete poblahopřát k životnímu jubileu svým kolegům-slevačům? Zašlete nám potřebné údaje a fotografii a my zde vaši gratulaci zveřejníme.

Ing. Kamil Palán

Ta smutná zpráva o jeho úmrtí byla pro mě i mé kolegy ze Slévárny Kuřim, a. s., jako rána z čistého nebe, těžko uvěřitelná. Kamil Palán se narodil 13. 5. 1979. Žil se svou rodinou, tedy maminkou, otcem, bratrem a sestrou v Sudicích u Boskovic. Po brzkém úmrtí otce, kdy Kamilovi bylo teprve 14 let, převzal funkci „hlavy rodiny“. Nebál se žádné chlapské práce a rodina se na něj mohla vždy spolehnout. S výbornými výsledky vystudoval strojní inženýrství na VUT v Brně. Po studiu nastoupil do Slévárny Kuřim, a. s., na oddělení metalurgie, kde získal svoje první pracovní zkušenosti. Rozhodl se však dál vydat na zkušenou k několika dalším zaměstnavatelům, aby se nakonec vrátil tam, kde začínal. Poslední rok zastával pozici technického ředitele ve Slévárně Kuřim, a. s. Byl skutečným odborníkem ve slévárenském oboru, s velkým přehledem a ve svém mladém věku i s bohatými zkušenostmi. I když pro rázné slovo nešel daleko, byl ke všem rovný a spravedlivý, za což si ho všichni upřímně vážili. Kamilovým koníčkem byla jeho práce, ve které trávil většinu času. Obor slévárenství ho naplňoval a rád se v něm zdokonaloval. Své znalosti plně využíval v investiční činnosti ve Slévárně Kuřim, a. s. Měl velké plány, jak po technické stránce zefektivnit výrobu a zmodernizovat slévárenskou činnost. Bohužel, měl… Dne 12. 2. 2017 zemřel kolega a kamarád Ing. Kamil Palán náhle ve svých 37 letech na selhání srdce. Bude nám všem velice chybět. Kdo jste ho znali, věnujte mu prosím tichou vzpomínku.

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

131

ZE Z AHR A N IČN ÍCH ČA SOPISŮ l BL AHOPŘE JEME l N EKROLOG

Slitiny na bázi Al-Si, které mají dobré slévárenské vlastnosti, korozivzdornost a nízkou specifickou hustotu, jsou široce používány ve strojírenství. Mechanické vlastnosti, především poměrné prodloužení slitiny (A5), závisí na tvaru precipitací eutektického křemíku s formou nepravidelných lamel s ostrými hranicemi, které pak vedou ke vzniku trhlin v odlitcích pod vnějším zatížením. Disperzní vytvrzování Al-Si slitin, které obsahují Cu a Mg, podstatně zvyšuje pevnost v tahu a tvrdost se současným snížením jejich plasticity. Proto účinky měkkého žíhání na koagulaci komponent, které jsou z pevného roztoku separovány z hranic zrn a zjemnění precipitací křemíku, podstatně zlepší plasticitu těchto slitin. Cílem zkoušek bylo stanovení vlivu teploty a doby měkkého žíhání na pevnost v tahu a tažnost slitiny AlSi11, která je blízká eutektiku. Byla volena slitina o složení v hm. %: 10,9 Si; 0,45 Cu; 0,19 Zn; 0,82 Fe; 0,22 Mg; 0,01 Ni; 0,06 Mn; 0,05 Pb; 0,09 Ti; zbytek Al. Teplota žíhání v rozmezích 280 °C; 325 °C; 370 °C, doba žíhání od 2 do 8 h. Mikrostruktura původní slitiny je charakterizována precipitacemi eutektického křemíku ve tvaru velkých a nepravidelných lamel s ostrými hranami a jednotlivými

Obituary

(Zkrácený překlad článku z časopisu Prace Instytutu Odlewnictwa, 2016, č. 3, s. 261–266.)

(Zkrácený překlad článku z časopisu China Foundry, 2016, č. 5, s. 346–351.)

Zlepšení plasticity slitiny AlSi11 použitím měkkého žíhání Improvement of plasticity of the AlSi11 alloy due to soft annealing treatment Jarco, A. Bielsko-Biala University, Department of Production Engineering, Poland

Nekrolog

Vá c l a v K a f k a

Vzpomínáme Commemorations

Dne 25. dubna 2007 navždy odešel prof. Ing. Zdeněk Bůžek, CSc. do c . I ng. Václav Kafka , C Sc . z a ž á k y a s p o lu p ra cov ní k y p rof. B ů ž ka

VZPOMÍNÁME

prof. Ing. Zden ěk Bůžek, CSc.

Chceme-li hodnotit přínos prof. Bůžka pro české a slovenské hutnictví a slévárenství, je třeba se vrátit do 60. let minulého století, kdy na VŠB v Ostravě založil Ústav elektrometalurgie. V té době to bylo pracoviště, které rostlo i na poměry školy neobvykle rychle. Základní výzkum byl zaměřen na dezoxidaci oceli a doprovodné jevy. Prof. Bůžek věnoval největší pozornost aplikovanému výzkumu a vývoji. Výzkum musel podle něj směřovat k provozní aplikaci. Jeho zásluhou se v Československu rozšířila jednostrusková technologie a srážecí dezoxidace hliníkem, která byla přínosem jak pro ocelárny, tak i slévárny. Dále jsou známy jeho práce v oblasti řízení energetických režimů obloukových pecí. S předstihem byly

provedeny práce s předehřevem vsázky plynovými hořáky. Je zbytečné vypočítávat všechny práce, které v té době řídil, protože většina hutníků a slevačů je zná. Prof. Bůžek měl silné sociální cítění, které ho směřovalo poněkud „doleva“. Vědeckou výchovu absolvoval na Moskevském ústavu metalurgie u akademika Samaria, který pro něj zůstal po celý život vzorem. Velký vliv na jeho postoje i další život měl rok 1968, kdy podpořil Vaculíkových 2000 slov, což byla následně v době normalizace spolehlivá jízdenka z vědecké i technické práce do podřadných manuálních zaměstnání. V té době prof. Bůžka mnozí přátelé opustili a někteří mu nepomohli tak, jak by třeba i později mohli. Pan profesor byl „posazen“ do vítkovické „Staré ocelárny“ nad 30t elektrickou pec. Je však třeba doplnit, že vedoucí ocelárny Ing. Josef Brábník mu velice vycházel vstříc. V roce 1972 byl prof. Bůžek iniciátorem 1. konference elektroocelářů. Konferencí slevačů Výroba oceli na odlitky se prof. Bůžek zúčastňoval od roku 1972 a jeho tradiční úvodní referát na téma současný a budoucí vývoj elektrometalurgie byl pro mnohé slevače-oceláře inspirující pro další práci. Přes všechny zákazy a omezení se prof. Bůžek zúčastnil mnohých projektů a přispěl významnou měrou k rozvoji metalurgie. Systematickou vědeckou práci však vykonávat nemohl. Přes všechny restrikce se prof. Bůžek stal zakladatelem česko-slovenské metalurgické školy a i mnozí slevači se považují za jeho žáky. Mottem Bůžkovy školy byla věda, výzkum, vývoj, výroba (užití). V roce 1989 byl prof. Bůžek rehabilitován a rychle prošel profesorským řízením. V roce 1990 byl jmenován profesorem. Na začátku roku 1990 oslavil prof. Bůžek šedesát let. Začal s organizací konferencí Sekundární metalurgie, Kyslíkové

XXIII. celostátní školení tavičů a mistrů oboru elektrooceli a litiny s kuličkovým grafitem 11.–13. září 2017 hotel Svratka Na Vyhlídce 41, Svratka www.hotel-svratka.cz

132

Bližší informace: Ing. Martin Balcar, Ph.D., předseda OK 04, martin.balcar@zdas.cz, tel.: 566 642 136 Bc. Jarmila Malá, jarmila.mala@zdas.cz, tel.: 566 643 660

S l é vá re ns t v í . L X V . b ř eze n – d u b e n 2017 . 3 – 4

pochody a zejména pracoval na mnohých projektech pro průmysl. Byl členem komise 106 GAČR a řešil několik grantových projektů. Byl členem více než 10 řešitelských kolektivů na GAČR. Bojoval za zachování časopisu Hutnické listy, ve kterém často publikoval. Navázal na svoje předchozí práce a věnoval se periodicitě interakčních koeficientů. Slevačům je znám z činnosti v odborné komisi Výroba oceli na odlitky, z odborných akcí pořádaných touto komisí a v neposlední řadě jako tradiční autor teoretické přednášky na pravidelně konaných Celostátních školeních tavičů oceli. Oceláři si jej budou připomínat ze svých seminářů a z minulých ročníků konference Oceláři. Je třeba doplnit, že prof. Bůžek byl snad až extrémně pracovitý. Připomínala se jeho opakovaná fráze „Práci máte? Máte?“. Na své diplomanty, aspiranty a později doktorandy byl velice náročný, sám však šel v práci příkladem. Dokázal v dobrém slova smyslu „zfanatizovat“ své aspiranty tak, že na katedru chodili často i v neděli. Na druhé straně byl velice spravedlivý. Po r. 1990 dovedl všechny aspiranty, kteří s ním byli „odejiti“ nebo jim bylo přerušeno, eventuálně zastaveno studium k obhajobě dizertační práce. Velice se věnoval také tavičům a mistrům. Přesto, že byl docentem nebo profesorem, tak vystupoval jako jeden z nich. Snášel všechny jejich vtípky a narážky. A také proto jej měli rádi. ČSS v ocenění jeho zásluh zavedla medaili prof. Zdeňka Bůžka, která se dává těm členům, kteří se vyznačují mimořádným přínosem v oblasti vědy a výzkumu. Krásným vzpomínkám na profesora Bůžka by bylo možné věnovat mnoho stránek a stejně by nebylo řečeno vše. Byl to člověk krásného ducha, na kterého rádi vzpomínáme.

AAGM Aalener Giessereimaschinen GmbH Wöhr CZ s. r. o.

KOMERČNÍ PREZENTACE

MODELÁRNA LIAZ

Váš dodavatel technologií a zařízení pro slévárny

SANDPRINT – 3D tisk písku je zcela nová technologie, která byla vyvinuta primárně pro

SLÉVÁRNA v návaznosti na sandprint byla osazena moderní elektrickou pecí s kapacitou 500 kg, automatickým odplyňovacím zařízením a vybavením pro měření kvality taveniny.

Průběžné vířivé mísiče Regenerace pro ST směsi

www.modelarna-liaz.cz

Mechanizace formování Komplexní dodávky a servis

AAGM GmbH

Gewerbehof 28 D-73441 Bopfingen Tel.: +49 7362 956037-0 Fax: +49 7362 956037-10 info@aagm.de

Wöhr CZ s. r. o.

Valchařská 36 CZ-614 00 Brno Tel.: +420 545 427 014 Fax: +420 545 427 016 info@woehr.cz

SLÉVÁRENSTVÍ č. 3– 4/ 2017

3–4/2017

3D TISK

Aditivní výroba

pro použití ve slévárenství.