Rapid.Tech – koncentrovaná odbornost pro aditivní výrobu

Na své 11. ročníku 14. a 15. května 2014 Rapid.Tech v Erfurtu dále posílila svou pozici jako jedno z předních mezinárodních setkání pro generativní výrobu. Přibližně 3 500 návštěvníků ze 20 zemí se během dvou dnů informovalo o nejnovějším vývoji, trendech a aplikacích. Příležitost k tomu poskytlo nejen přes 78 vystavovatelů, ale také 60 přednášek renomovaných řečníků z vědy, výzkumu a průmyslu. Ti jasně ukázali: aditivní výroba je klíčovou technologií nadcházející průmyslové revoluce – a v některých odvětvích již začala. Téměř současně se od 15. do 17. května konala druhá Fab.Con 3D, Německé jediné profesionální veletrhy pro 3D tisk pro veřejnost.

Od roku 2004 umožňuje Rapid.Tech v Erfurtu insiderům i nováčkům, výzkumníkům a uživatelům, stejně jako dodavatelům strojů a materiálů pro aditivní výrobu, intenzivní, prakticky orientovanou a přeshraniční výměnu znalostí. S konference pro uživatele, dnem konstruktérů, odbornými fóry letectví, zdravotnické techniky, CAD/CAM a Rapid Prototyping v zubním technikou nabízí letošní akce jedinečný program zaměřený na AM.

AM udržitelně ovlivňuje budoucí výrobu

Krok od technologie rychlého prototypování k sériové výrobě již podnikají generativní výrobní procesy ve stále více odvětvích. Dr. Olaf Rehme, inženýrství, Siemens AG, ve své úvodní přednášce představil příklady již realizovaného průmyslového využití a konstatoval, že procesní řetězec aditivní výroby je znalostně náročný. Dále se věnoval příležitostem a výzvám. Jako nutné další rozvoje jmenoval Rehme mimo jiné materiály, pravidla návrhu dílů, poměr produktivity a nákladů, stejně jako monitorování procesů a kontrolu kvality. Na závěr uvedl, že produkty by v budoucnu mohly být spíše v databázích než v skladech, což je jedna z perspektiv. „Aditivní výroba – změna hry pro průmysl výroby?“ – na tuto otázku odpověděl druhý hlavní řečník, Dr.-Ing. Bernhard Langefeld, Roland Berger Strategy Consultants. Na základě výsledků aktuální studie ukázal, že s pokrokem ve vývoji AM jako metody sériové výroby se etablovala nová hodnotová řetězec pro materiál, vývoj a subdodávky. Celková tržní hodnota, která v roce 2012 činila přibližně 1,7 miliardy eur, se v příštích deseti letech očekává čtyřnásobně zvýšit. Tento předpovězený růst zahrnuje i zvýšené použití vysoce technických komponentů vyrobených metodou aditivní výroby z kovu. Jako důvody Langefeld uvedl mimo jiné očekávané vyšší výrobní rychlosti například díky použití několika silnějších laserů a optimalizovaným paprskovým vedením a snížení nákladů na kovové prášky. Tato kombinace flexibility a dalších výhod generativních výrobních procesů činí AM klíčovou technologií pro výrobu výkonnějších dílů, zkrácení vývojových procesů, flexibilizaci výroby a realizaci Industry 4.0. Následující dvě hlavní přednášky se věnovaly inovativním řešením pro AM. Dr.-Ing. Oliver Keßling představil nový průmyslový postup pro aditivní výrobu s ARBURG Kunststoff-Freeformer (AKF). S jeho pomocí je možné vyrábět složité díly z sériových plastů. O laserové technologii 65 AM, inovativní možnosti aditivní výroby v kvalitě hotových výrobků, informoval Friedemann Lell, Sauer GmbH/DMG Mori Seiki. Do tohoto celosvětově prvního hybridního řešení byla integrována plnohodnotná 5osá frézka a generativní laserová konstrukční metoda.

Konference pro uživatele – nové technologie

S rostoucím využitím AM v sériové výrobě roste i výběr metod, procesů a strojů. Letosní konference pro uživatele nabídla v 13 přednáškách podrobný přehled. Vasyl Kashevko, Ústav obráběcích strojů a průmyslového provozu IWF, Technická univerzita v Berlíně, představil nově vyvinutý test pro zkoumání designových hranic generativních výrobních metod. Umožňuje odhadnout škálovací možnosti a výrobní hranice různých konstrukčních prvků při použití nových materiálů, podobně jako u selektivního laserového tavení. Christian Polzin, Univerzita Rostock, představil novou 3D tiskovou metodu na výrobu keramických tvarových těles z oxid hlinitý a karbid křemíku. Oba výchozí materiály nacházejí široké uplatnění v technických keramikách. Z oxidu hlinitého se například vyrábí oboustranné destičky nebo sinterovací pomůcky, zatímco z karbidu křemíku se například vyrábí spalovací prvky nebo kluzná ložiska. Další přednášky se věnovaly například 3D sítotisku, který umožňuje sériovou výrobu miniaturizovaných dílů, inovativní a ekologické technologii eColouring, open source hardware, novým tiskovým technologiím a softwarovým vývojům. Na programu byly také uživatelské zprávy, například Theresa Swetly z BMW München informovala o možnostech použití generativně vyráběných komponentů k zajištění dílů v palubní desce vozidla u bavorského automobilového výrobce.

Konstrukční den – možnosti a omezení aditivních metod

Téměř neomezená tvůrčí a konstrukční svoboda patří k největším výhodám aditivní výroby. Současně však tato svoboda představuje jednu z největších výzev pro konstruktéry. Návrh generativně vyráběných dílů podléhá vlastním pravidlům, kterým se věnovalo osm přednášek Konstrukčního dne 15. května 2014. Přednášky se například zaměřily na rozšíření platnosti dříve stanovených konstrukčních pravidel pro různé okrajové podmínky při laserovém sinteru a na vývoj a konstrukci kovové struktury závodního vozu s optimalizací topologie pomocí FE pro aditivní výrobu. Alexander N. Steiner, netfabb GmbH, představil inovativní softwarové řešení, které umožňuje počítačově navrhovat složité struktury inspirované vzory z přírody. Při následné aditivní výrobě vznikají díly s novými vlastnostmi pouze změnou struktury z již známých materiálů. Nový konstrukční přístup pro konstrukci nosných sendvičových dílů představil Fabian Riß, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU). Metoda umožňuje přizpůsobit a geometricky upravit buněčné struktury podle zatížení na volnou plochu. Ve spojení s aditivní výrobou lze lépe využít potenciál lehké konstrukce ve srovnání s konvenční výrobou. Současně je možné integrovat další funkce, například optimalizované připojení krycí vrstvy a snížení telegraphing efektu.

AM – velký potenciál v letectví

V letectví je AM technologií, která je již v některých oblastech aktivně využívána. To zdůraznil Stephan Eelman, The Boeing Company, ve své přednášce. Poskytl přehled o hlavních oblastech použití generativní výroby u největšího výrobce letadel a představil vybrané příklady. Na nich dále vysvětlil požadavky a výzvy při přechodu různých výrobních procesů a materiálů od rychlého prototypování k sériové výrobě leteckých dílů. Nový přístup k výrobě hydraulických ventilových bloků pro letectví pomocí selektivního laserového tavení (SLM) představil Alexander Altmann, Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH. Ukázal výsledky studie, ve které bylo možné ve srovnání s konvenčně vyráběnými komponenty při srovnatelné výkonnosti a nákladech ušetřit až 55 procent hmotnosti. Dále se dvoudenní akce s celkem 13 přednáškami věnovala například evropskému společnému výzkumnému projektu RepAIR: Dvanáct institucí společně zkoumá potenciál aditivní výroby v údržbě letadel pod vedením Paderbornské univerzity. Partneři, jako Boeing a Lufthansa Technik, testují scénáře komplexního využití v údržbě a opravách s ohledem na požadavky certifikace v leteckém sektoru, ekonomické aspekty a faktory ovlivňující aditivní výrobu. Dále byly představeny možnosti, které přináší nová softwarová funkce pro návrh mřížkových struktur a využití výhod, které AM nabízí.

Nové možnosti pro individuální řešení v medicíně

Generativní metody získávají na významu i v medicíně. To potvrdilo i dvanáct přednášek dvoudenního odborného fóra Medicínská technika. Trendy v oblasti zpracování tkání představil Paulo Bártolo z University of Manchester pod pojmem Biomanufacturing. O výrobě a modifikaci účinných látek u složitě tvarovaných keramických implantátů a scaffoldů pomocí 3D práškového tisku informoval profesor Uwe Gbureck z Univerzity Würzburg. Ukázal, že biokeramika z vápenatých nebo hořečnatých fosfátových cementů je vhodná jako náhrada kostí díky podobnosti s minerální fází kostní tkáně. Současně se věnoval modifikaci těchto struktur s účinnými látkami, například antibiotiky nebo aditivy podporujícími hojení. Také byl diskutován 3D tisk vápenatého fosfátu jako náhrady kostí a postprocessing keramických kostních náhrad vytištěných metodou 3D. Ronny Hagemann z Laserzentra Hannover představil postup selektivního laserového mikro tavení slitiny platinu a iridia. Tento materiál se vzhledem ke svým unikátním biologickým a elektrickým vlastnostem preferenčně používá pro biomedicínské implantáty, například kardiostimulátory. V experimentech bylo možné tímto postupem opakovaně vyrábět homogenní vrstvy plně spojované s podkladovým materiálem. Série přednášek se také věnovala praktickým aplikacím aditivní výroby v klinice. Dr. Philipp Fürnstahl z Universitätsklinik Balgrist vysvětlil, že aditivní výroba již dorazila do operačních sálů. Na klinice již bylo naplánováno a úspěšně provedeno 100 operací s využitím 3D plánování a pacientem specifických šablon.

3D pokroky v dentální technice

Digitální technologie se rychle etablují jak v zubní ordinaci, tak v zubním technickém laboratoři. O aktuálním stavu a nejnovějších vývojových trendech informovalo dvanáct přednášek na odborném fóru „CAD/CAM a Rapid Prototyping v zubní technice“. Emidio Marco Cennerilli z EGS S.r.l. představil nejnovější trendy v digitální stomatologii a dostupné technologie. Zdůraznil, jak mohou nejnovější digitální technologie optimalizovat komunikaci mezi zubním lékařem, pacientem a laboratoří. Porovnání optických a mechanických vlastností plně keramických systémů (Leuzit skleněná keramika, lithium disilikátová skleněná keramika a průsvitný zirkoniový oxid), vhodných pro digitální výrobu monolitických restorací, přednesl Dr. Sascha Cramer z Clausbruch, Wieland Dental + Technik GmbH. První klinické zkušenosti s systémem Replicate představila Dr. Anna Jacobi, zubní lékaři Jacobi, Fendt & kolegové. V přednášce bylo vysvětleno, jak je plánováno a navrženo pacientovi individuální implantát na základě DVT snímku a digitalizované klinické výchozí situace před extrakcí. Zavedení kořenově podobného implantátu s individuálním abutmentem z zirkonia probíhá přímo po extrakci do stávajícího zubního lůžka.

Novinky k osahání

Letosní Rapid.Tech přinesla mnoho novinek nejen v odborných fórech, konference pro uživatele a dni konstruktérů, ale také v hale veletrhu. Například společnost EOS GmbH zvolila Rapid.Tech jako scénu pro vůbec první představení nového kovového systému EOSINT M 290. „Naše účast na veletrhu byla v minulosti velmi úspěšná. Proto jsme se rozhodli představit novou stroj naživo zde a zájem byl výrazně vyšší, než jsme očekávali,“ uvedl Stephan Wein, regionální obchodní ředitel společnosti EOS. Výstavci Rapid.Tech také zaznamenali zvýšenou poptávku po kovových strojích. To využil i Frank Borkenhagen, Sales Manager Germany ve společnosti Praxair Surface Technology GmbH: „Naše kovová prášková hmota pro tepelné stříkání může být z velké části také použita pro laserové tavení. Proto jsme se rozhodli poprvé vystavovat na Rapid.Tech. Setkali jsme se s velkým zájmem a jsme s účastí na veletrhu velmi spokojeni. Jsem přesvědčen, že zde budeme i v roce 2015 opět vystavovat.“