3D tisk mění strojírenství, může zrychlit výrobu až o 85 procent. "Tisknou" se první kovové součástky

Paprsky dvou laserů taví kovový prášek, který se v prostoru velkém jako mikrovlnná trouba postupně vrství do konstruktéry navržené formy. Za sto hodin vytvoří lasery podle zadaného počítačového modelu čtyři součástky, které mohou technici použít při opravě plynové turbíny. Vůbec poprvé strojírenský koncern Siemens využil tuto možnost při letošní generální opravě turbíny v městské Teplárně Brno.

Siemens v závodě v Berlíně, kde s 3D tiskem experimentuje, ročně vyrobí několik desítek plynových turbín. Ty úplně největší váží 445 tun, což odpovídá váze plně naloženého letadla. Německá firma věří, že jí technologie kovového 3D tisku v budoucnu ušetří náklady a zvýší rychlost výroby.

"Očekáváme, že významné části plynových turbín budeme vyrábět pomocí 3D tisku, který se začne používat i jako standardní výrobní metoda při opravách dílů," říká Sebastian Piegert, který má v Siemensu na starosti oddělení věnující se 3D tisku. Jeho hlavním úkolem je vymyslet, jak technologii, která se začala více rozvíjet teprve před několika lety, co nejlépe zapojit do sériové strojírenské výroby. Původním impulzem pro rozvoj 3D tisku bylo hlavně zrychlit vývoj prototypů a vývojáři jsou dodnes celosvětově ti, kteří technologii nejvíce využívají.

Světový trh s 3D tiskem

Tým Sebastiana Piegerta má zatím v Siemensu k dispozici jedenáct tiskáren, kde ještě z devadesáti procent vznikají prototypy a deset procent tvoří sériová výroba. "Do tří let to bude naopak," věří Piegert.

3D tisk nejen pro Brno

Tištění velkých součástek či celých turbín pomocí laserů, které z práškového materiálu vyrobí potřebný díl, je zatím stále sci-fi. V Siemensu nyní dokážou vyrábět například menší součástky k hořákům pro plynové turbíny. Firma odhaduje, že 3D tisk v budoucnu zrychlí výrobu až o 85 procent, výrazně se zkrátí opravy i výměny. V dohledné době by se mohly tisknout třeba také čepele a lopatky turbín.

Letos vůbec poprvé Siemens vyrobil metodou selektivního tavení laserem tři hlavice hořáků, které použil při generální opravě turbíny v brněnské teplárně. Díky 3D tisku se za čtyři dny vytvořila tvarově velmi složitá část turbíny. Ta by se při použití klasického obrábění vyráběla až jeden rok, protože nejde vyrobit v jednom kusu.

Zjednodušení a zrychlení výroby považuje za výhodu 3D tisku i výrobce leteckých motorů GE Aviation, který technologii využije v chystané české továrně. "Budeme takto vyrábět deset součástek motorů, což nahradí asi osm set menších dílů," vysvětluje Milan Šlapák, programový ředitel výroby turbovrtulových motorů GE Aviation. Menší množství součástek sníží chvění v motoru a jeho hmotnost, což je v leteckém průmyslu, kde se počítá každý ušetřený kilogram, velká výhoda.

S 3D tiskem experimentuje rovněž další výrobce turbín, plzeňská Škoda Doosan Power. "V praxi jsme limitováni možností použití potřebných materiálů a velikostí pracovního prostoru nyní dostupných 3D tiskáren," uvádí finanční ředitel Doosanu Michal Košacký. Při porovnání nákladů je zatím 3D tisk oproti konvenčním metodám skoro třikrát dražší. Proto Doosan technologii využívá hlavně pro výrobu atypických náhradních dílů.

Trh za miliardy dolarů

Studie společnosti Roland Berger odhaduje, že 3D výroba bude mít v roce 2023 tržní hodnotu 7,7 miliardy dolarů. Podle globální analýzy společnosti EY, která oslovila téměř tisícovku ředitelů firem z dvanácti zemí, mají největší zkušenost s využitím 3D technologií firmy spojené s automobilovým a leteckým průmyslem, důležité je i využití ve zdravotnictví.

"Větší počet vyrobených dílů pomocí 3D tisku lze očekávat v leteckém průmyslu nebo u některých komponentů v energetice," míní Petr Knap, partner EY.

Podle odborníka na technologie Jana Homoly hraje 3D tisk důležitou roli také při výrobě prototypů spotřebního zboží. Nejvíce sofistikované 3D tiskárny provozuje v tuzemsku Škoda Auto, Tescoma či Evektor. Z evropských fondů si je pořídily také univerzity v Ostravě, Brně a Olomouci.