Míľnik v hybridnej výrobe s laserovou technológiou

Spoločne s inštitútom Fraunhofer pre laserovú techniku (ILT) a ďalšími priemyselnými partnermi pracuje KUKA na projekte BMBF-KIT-(Karlsruhe) s cieľom integrovať hybridnú technológiu LMD do výrobného reťazca. Používa sa technológia laserového navárania (LMD), na verejnosti známa ako 3D tlač. Základňou pre zariadenie sú roboty spoločnosti KUKA.

3. júna 2020

Hybridná aditívna výroba: flexibilná 3D tlač kovov s efektívnym využívaním zdrojov

Konvenčné a subtraktívne technológie sú stále štandardom vo výrobných halách. Komplexne tvarované konštrukčné diely z výkovkov a odliatkov sa pritom musia často nákladne opracúvať. Pri výrobe vysokovýkonných a ľahkých konštrukčných dielov v leteckom priemysle sa ešte stále uberá až 90 percent surového materiálu. Oproti tomu sa pri aditívnej výrobe konštrukčné diely nadstavujú po vrstvách. Dochádza pritom nielen k úspore zdrojov a zabráneniu odpadu pri výrobe, ale aj výroba je mimoriadne flexibilná.

Základňu pre hybridnú aditívnu výrobu tvoria roboty spoločnosti KUKA so špeciálnou senzorikou a softvérom

Hybridná aditívna výroba ako praktická alternatíva

Praktickou alternatívou k tradičným postupom je hybridná aditívna výroba. Surové diely sa pritom vyrábajú konvenčným spôsobom, napríklad kovaním alebo odlievaním, dodatočné geometrie sa však nanášajú aditívnou metódou a konštrukčné diely tak získavajú individuálny rozmer – napr. pomocou laserového navárania LMD v rámci projektu ProLMD, ktorý podporuje Spolkové ministerstvo školstva a výskumu (BMBF). Výhodou voči ostatným aditívnym technikám je vysoká miera nanášania. Takýmto spôsobom je možné vyrábať napríklad lokálne spevnené konštrukcie pre lietadlá alebo vysoko funkčné komponenty pre turbíny. Rozsiahlemu využitiu tejto technológie však doteraz často bránili vysoké náklady a náročné podmienky na opracovanie.

Pretože materiály sa pri laserovom naváraní musia chrániť pred oxidáciou a kompletné zariadenie sa nachádza v ochrannej plynovej atmosfére, veľkosti dielov na opracovanie boli doteraz často obmedzené.

Günter Neumann, Head of KUKA Business Unit Laser Applications

Hybridná výroba veľkých konštrukčných dielov zakladajúca sa na technológii LMD spoločnosti KUKA

Cieľom projektu ProLMD je vyvinúť pre používanie technológie LMD robustnú a efektívnu výrobnú a systémovú techniku pri výrobe veľkých konštrukčných dielov. Tento systém má zodpovedať najmodernejším výrobným technikám a vysokým bezpečnostným požiadavkám v odvetviach, ako sú letectvo a kozmonautika. Štandardizovaná systémová technika zakladajúca sa na robotoch spoločnosti KUKA ponúka výhody v oblasti nákladov. Vďaka používaniu systému na báze vedenia vlákna zostáva robot takmer neobmedzene vo svojom pracovnom priestore. Je tak možné flexibilne zohľadňovať geometriu a veľkosť konštrukčných dielov - aj pri malých výrobných dávkach.

Pri projekte ProLMD sa skúma vývoj vysoko efektívnych procesov pre naváranie pomocou laserovej technológie LMD

Výhody technológie laserového navárania LMD: kratší výrobný čas, nižšie náklady

Výsledky projektu ProLMD by sa mali už v nadchádzajúcich rokoch začleniť do výroby partnerov zapojených do projektu MTU, Airbus a Daimler. „Predpokladáme, že ide o míľnik pri priemyselnom využívaní procesu hybridnej výroby“, hovorí Lars Ott, vedúci projektu ProLMD v spoločnosti KUKA. Experti vychádzajú z toho, že zavedením tejto technológie sa výrobný čas skráti o 50 percent a náklady klesnú o 20 až 30 percent. Okrem toho je vďaka implementácii možné dosiahnuť trvalý prínos k efektívnemu využívaniu zdrojov vo výrobe.

Spoločnosť KUKA nadväzuje pri projekte na dlhoročné skúsenosti špecialistov v oblasti laserovej technológie na báze robotiky v pobočke so sídlom v meste Aachen. Pre projekt spoločnosť KUKA navrhla a zrealizovala dve identické výrobné linky pre hybridnú aditívnu výrobu, ktoré sa už používajú vo vlastných halách v pobočke Würselen pri meste Aachen, ako aj v neďalekom inštitúte Fraunhofer. „Z dlhodobého hľadiska chceme zdokonaliť proces pre sériovú výrobu“, vysvetľuje Günter Neumann.