11 Země obrů záhada planiny nový start výrobce leteckých součástek Automobily: usa: malajsie: míříme výš

Automobily:

FANTASTICKÉ PLASTY 2/11 časopis pro obchod a technologii od společnosti sandvik coromant

usa:

Země obrů záhada planiny Nazca

malajsie:

míříme výš

Velká británie:

nový start výrobce leteckých součástek

virtuÁLNĚ A DOKONALE

Dave Rolley, projektový inženýr, firma Paul Fabrications.

úvodník Kenneth v sundh, Prezident společnosti Sandvik Coromant

Inspirujte se Indiány Poušť Nazca v jižním Peru skrývá jednu z největších záhad lidstva. Ze země rýhy vypadají jako úzké vyschlé vodní kanály, ale ze vzduchu je vidět, že tvoří obrovské obrazce zvířat. Nikdo neví jak a kdy tyto obrazce vznikly a moc se neví ani o lidech, kteří je stvořili. Proč se v úvodníku podnikového časopisu zabývám starověkou záhadou? Jak vysvětluje v rozhovoru vedle článku o planině Nazca na straně 23 naše nová ředitelka oddělení výzkumu a vývoje Ingrid Reinecková, týká se to myšlení mimo zavedené stereotypy. Je možné, že za čarami na planině Nazca

“Jde o to myslet mimo zavedené stereotypy.” stojí právě takové myšlení. Je možné, že pohání kupředu i vaši společnost, stejně jako nás i celý strojírenský průmysl. Sandvik Coromant investuje ročně do výzkumu a vývoje dvakrát více, než je v našem odvětví typické. Jsem na to náležitě hrdý, protože každý den vidím řešení, která jsme vytvořili v partnerství s těmi nejlepšími výrobními podniky v jednom z nejnáročnější odvětví na světě. Kompozitní materiály jsou jedním takovým příkladem. Jejich použití se již rozšířilo v leteckém i energetickém průmyslu a brzy se tyto lehké materiály začnou používat ve výrobě automobilů, s čímž porostou i požadavky na efektivnost automatické výroby. O novém trendu si můžete přečíst více na straně 7.

2 

metalworking world

Výzkum a vývoj je také nedílnou součástí virtuálního obrábění, které dnes umožňuje odvést velký kus práce ještě před zahájením výroby v továrně. Společnost Sandvik Coromant se odjakživa zaměřuje na vývoj metod, které napomáhají zvyšovat efektivitu výroby a chránit životní prostředí. V článku na straně 14 se dočtete, jak anglická firma Paul Fabrications uvedla tyto metody do praxe. Během tohoto roku se budete moci seznámit s našimi novými výrobky, službami i řešeními na veletrzích po celém světě. Jako obvykle jsou veletrhy ideálním místem pro setkávání a diskuze o problémech, výzvách i způsobech jak společně zlepšovat vaši výrobu. Již dnes se například připravujeme na veletrh EMO v Hannoveru, největší strojírenský veletrh na světě, který se bude konat v září. Těším se na setkání! Zatím vám přeji příjemné čtení! kenneth v sundh, Prezident společnosti Sandvik Coromant

Metalworking World je časopis pro obchod a technologii od společnosti AB Sandvik Coromant, 811 81 Sandviken, Švédsko. telefon: +46 (26) 26 60 00. Metalworking World vychází třikrát ročně v americké a britské angličtině, češtině, čínštině, dánštině, holandštině, finštině, francouzštině, němčině, maďarštině, italštině, japonštině, korejštině, polštině, portugalštině, ruštině, španělštině, švédštině a thajštině. Časopis se poskytuje zdarma zákazníkům společnosti Sandvik Coromant po celém světě. Vydává Spoon Publishing ve Stockholmu, Švédsko. ISSN 1652-5825. Šéfredaktor a osoba zodpovědná podle švédského tiskového zákona: Yvonne Strandberg. Výkonný redaktor: Christina Hoffmann. Redaktor vydání: Johan Andersson. Grafická úprava: Emily Ranneby. Technický redaktor: Christer Richt. Pomocný redaktor: Valerie Mindel, Geoff Mortimore. Koordinátor: Beate Tjernström. Jazykový koordinátor: Sergio Tenconi. Překladatel: Ilona Gottwaldová. Grafická úprava, jazykové verze: Eva Bengtson. Příprava pro tisk: Markus Dahlstedt.Titulní stránka - foto: Samir Soudah. Nevyžádané rukopisy se nevracejí. Materiál použitý v této publikaci lze reprodukovat pouze se svolením. Žádosti o svolení zasílejte tiskovému vedoucímu, Metalworking World. Obsah úvodníku a názory vyjádřené v Metalworking World nemusejí nutně odrážet přesvědčení společnosti Sandvik Coromant ani nakladatele. Dopisy a dotazy týkající se časopisu zasílejte laskavě na: Metalworking World, Spoon Publishing AB,Kungstensgatan 21B, 113 57 Stockholm, Sweden. Telefon: +46 (8) 442 96 20. E-mail: [email protected]. Distribution dotazy: Beate Tjernström, Sandvik Coromant. Telefon: +46 (26) 26 67 35. E-mail: [email protected] Tiskne Sandvikens Tryckeri, Švédsko. Vytištěno na papír MultiArt Matt 115 gramů a MultiArt Gss 200 gramů od firmy Papyrus AB, certifikované podle ISO 14001 a registrované u EMAS. Coromant Capto, CoroMill, CoroCut, CoroPlex, CoroThread, CoroTurn, CoroDrill, CoroBore, CoroGrip, AutoTAS, GC a iLock jsou všechny registrované obchodní značky společnosti Sandvik Coromant.

Napište si o výtisk Metalworking World zdarma. Zašlete vaši adresu na [email protected]. Metalworking World se vydává pro informační účely. Informace zde poskytnuté jsou obecného charakteru a neměly by se chápat jako návod, nemělo by se na ně spoléhat při rozhodování a neměly by se používat k řešení specifických problémů. Uživatel zachází s informacemi na vlastní riziko a Sandvik Coromant nezodpovídá za žádné přímé, náhodné, související či nepřímé škody, které by použitím informací poskytnutých v Metalworking World mohly vzniknout.

obsah metalworking world #2 2011

7

Kompozitní materiály - cesta k automobilům budoucnosti.

30

5

Výrobce elektrických rypadel Bucyrus podniká ve velkém

CoroMill 170 přináší přesnost

Zprávy ze světa zpracování kovů.......................................4 Společenská zodpovědnost z tržiště.................................6 Lehká jízda........................... 7 Virtuální obrábění ve skutečném světě.........14

Co se skrývá za čarami na planině Nazca?............. 20 Malajsie míří vysoko.........24 Co je velké, to je hezké.... 30 Výhledy.............................. 36

20

Co se skrývá za čarami na planině Nazca?

Komplexní řešení............. 38

Technologie CVD povlaky odolávají

S pevnou rukou

Knihovna nástrojů nastavuje standard

Keramikou na vysoké teploty

Poptávka po větším výkonu a větší odolnosti proti opotřebení vedla k vývoji vysoce kvalitních CVD povlaků.

Nové řezné nástroje zlepšují přesnost a spolehlivost při ručním vrtání děr.

Jednotný model popisu nástrojů zvýší efektivitu výroby.

Keramika se stává stále oblíbenější alternativou VBD ze slinutého karbidu při obrábění žáruvzdorných materiálů.

12

19

28

35 metalworking world  

3

zprávy Co z toho budu mít já? Pět otázek týkajících se nové Normy

1

Co znamená norma ISO13399 pro strojírenský podnik? „Norma zajišťuje rychlý a bezpečný zápis a přenos informací o řezných nástrojích od dodavatele nástrojů.”

2

Je nutné změnit způsob práce? „V zásadě ne. Podle normy se informace o řezných nástrojích budou zaznamenávat v neutrálním formátu, nezávislém na jednotlivých systémech či specifických firemních formách záznamů. Jakmile bude váš systém upraven podle normy ISO13399, nebudete muset manuálně přenášet data z tištěných katalogů a zanášet je do vašeho systému.”

3

Jaké jsou hlavní výhody? „Pokročilé výrobní systémy stále více a více závisejí na přístupu k důležitým informacím o výrobních zdrojích. Díky normě bude celý proces shromažďování informací a údajů o nástrojích efektivnější a kvalitnější, což přispěje k lepšímu využití výrobních zdrojů. Takže především,

norma vám ušetří čas a zkvalitní přístup k informacím.”

4

Jaký bude mít norma nebo její aspekty dopad na strojírenský průmysl? „Skutečnost, že se informace budou vyskytovat v jednotném neutrálním formátu otevírá nové možnosti spolupráce mezi dodavateli nástrojů a výrobci – v komunikaci mezi člověkem a člověkem, v komunikaci mezi člověkem a strojem a konečně, strojem a strojem.”

5

Co tedy musím udělat? „Uvědomujeme si, že naši zákazníci nebudou chtít vytvářet platformu pro přenos informací podle normy ISO13399 sami. Naším cílem je integrovat Knihovnu nástrojů [Tool Library Services, TLS, podrobně na str. 28] s programy, které již zákazníci používají, jako například CAM. Takže, právě teď nemusíte dělat nic. Počkejte si na Knihovnu nástrojů TLS a přenos informací o nástrojích přijde za vámi!”n

Martin Brunnander je manažer pro technický marketink ve firmě Sandvik Coromant. O nové normě ISO si přečtěte na straně 28.

Umění obrábět Moderní metody v klasickém prostředí

Zelená nové akci

frézování. Pod heslem „Velké umění trochu jinak a jinde” spojili své síly firma Sandvik Coromant Dánsko a kurátoři muzea DieselHouse v Kodani, které vyrostlo kolem jednoho zajímavého exponátu - obrovského dieselového motoru HC Ørsted. Tento motor byl po celých třicet let největším svého druhu na světě. Ukázalo se, že spojení zákaznické akce a semináře ve společnosti obrovského motoru bylo dobrou volbou. Akce byla součástí série na téma „Moderní umění frézování“, kterou po světě organizuje společnost Sandvik Coromant. Součástí akce byly přednášky na téma frézování a obrábění, ale i praktické ukázky různých, nově osvědčených řešení. n

Obrábění. „Zelená lehkému obrábění” je další série akcí pro zákazníky zaměřená na lepší využití obráběcích strojů a efektivnost výroby. První akce se bude konat v polovině srpna v Sandvikenu ve Švédsku. Pak se kampaň naplno rozjede po celém světě ve vybraných závodech výrobců obráběcích strojů. Více informací naleznete na www.sandvik.coromant.com nebo u svého oblastního zástupce firmy Sandvik Coromant. n

4 

metalworking world

Dieselový motor HC Ørsted byl po celých třicet let největším svého druhu na světě.

Británie s větrem v zádech MEL STOUTSENBERGER

energetika. U východního pobřeží Anglie byla oficiálně uvedena do provozu největší pobřežní větrná elektrárna na světě Thanet. Švédský výrobce elektrické energie Vattenfall oznámil, že elektrárna se stovkou turbín, která se nachází dvanáct kilometrů od pobřeží hrabství Kent, bude zásobovat elektrickou energií dvě stě tisíc domovů. Sto patnáct metrů vysoké turbíny jsou rozprostřeny na ploše třiceti pěti čtverečních kilometrů. Výstavba větrné elektrárny trvala dva roky a stála 914 miliónů eur. Ve Spojeném království se nachází asi dvě stě padesát větrných elektráren s asi třemi tisíci turbínami. Přesto energie získaná z obnovitelných zdrojů dosahuje pouhých tří procent veškeré vyrobené energie. Firma Vattenfall také vlastní větrnou elektrárnu Kentish Flats s třiceti turbínami nedaleko zálivu Herne Bay, která byla uvedena do provozu před pěti lety jako jedna z prvních v Británii. n

Zelená solární elektrárně solární energie. Kalifornský úřad pro energetiku odsouhlasil plány na stavbu největší solární elektrárny na světě, tzv. Blythe Solar Power Project. Po uvedení do provozu bude mít elektrárna nacházející se v Mojavské poušti kapacitu 1000 megawatt, což se rovná výkonu jedné turbíny jaderné elektrárny nebo moderní uhelné elektrárny. Konečný souhlas získala firma v prosinci a první

Na kanálu firmy Sandvik Coromant na Youtube se dozvíte vše, počínaje větrnými turbínami a konče nabídkou zaměstnání. Podívejte se na www.youtube. com/sandvikcoromant.

„Musíte si vytvořit kontakty nejen ve vašem odvětví, ale i v rámci firmy.” ingrid reinecková, ředitelka oddělení výzkumu a vývoje ve společnosti sandvik coromant. >>> více se dočtete na str. 23.

práce na projektu již začala. Elektrárnu staví firma Solar Millennium LLC, jejíž první dvě továrny budou údajně napojeny do sítě v roce 2013 a 2014. Bývalý kalifornský guvernér Arnold Schwarzenegger se o rozhodnutí komise udělit souhlas s výstavbou elektrárny v rámci projektu Blythe vyjádřil pochvalně: „Podobné projekty jsou budoucností kalifornské ekonomiky.” n

Nová fréza pro frézování ozubení Frézování. Sandvik Coromant uvedl na trh novou fézu CoroMill 170 pro přesné frézování. V kombinaci s VBD GC1030 a GC4240 dokáže fréza CoroMill 170 zkrátit čas výroby ozubení. Navíc není třeba provádět žádné následné

operace. Fréza CoroMill 170 byla zkonstruována pro nejnáročnější operace, a proto se hodí pro výrobu, jež vyžaduje přesnost a spolehlivost při hrubování, jako je například výroba otočného věnce větrných turbín, jeřábů a další těžké techniky, ale i vnějších a vnitřních převodů. Pro střední a těžké obrábění

jsou určeny dvě geometrie VBD. Jedná se o ideální řešení pro výrobu ozubení pro větrné turbíny, včetně vnějších a vnitřních převodů. n

Královský souhlas návštěva. Na konci minulého roku navštívila Její výsost anglická královna a její manžel vévoda z Edinburghu město Sheffield, kde se zúčastnili oficiálního zahájení výstavby nového centra pro výzkum

jaderné energie. Zástupci firmy Sandvik Coromant byli jako sponzoři Výzkumného střediska pro pokročilé obrábění v jaderném průmyslu pozváni na zahajovací ceremonii, která se konala 18. listopadu. n metalworking world  

5

Chris Jackson

Tore Johannesen

Nová větrná elektrárna ve Velké Británii

youtube pro vás

Zásadní průlom ve výrobě solární energie v kalifornské poušti.

Bleskem text: geoff mortimore foto: Justin Guariglia

nová myslitelka. Chen Shu-chu (narozena asi 1951) se chová společensky odpovědně s vervou a zaujetím. Na charitativní účely posílá velké sumy peněz z výnosů svého zeleninového stánku v centrálním tržišti v Taitungu na Tchaj-wanu.

Energie ze zeleného stánku

Společenská odpovědnost z tržiště Budete-li hledat nejštědřejší dárce světa, pravděpodobně vás nenapadne začít hledat v oblasti Taitung na Tchaj-wanu. Když se to však vezme kolem a kolem, Chen Shu-chu, 60, také není obyčejná žena. Jako dítě odešla ze školy, aby pomohla po smrti matky shánět obživu pro sedmičlenou rodinu. Pracovala ve stánku se zeleninou na centrálním tržišti v Taitungu. A dodnes na tomto tržišti zeleninu prodává. Společenská odpovědnost v mezinárodních korporacích přestává být tématem, ale stává se skutečností. Příklad Shu-chu však ukazuje, že na velikosti podniku či firmy skutečně nezáleží. Navzdory skromným prostředkům a příjmům se jí

6 

metalworking world

podařilo darovat téměř 10 milionů tchaj-wanských dolarů (320 000 USD) na různé charitativní účely, včetně 32 000 TWD do dětského fondu, 144 000 TWD na vybudování knihovny ve škole, do které chodila, a dalších 32 000 TWD pro místní sirotčinec, v němž rovněž finančně podporuje tři děti. Díky tomu se v roce 2010 objevila mezi první stovkou v kategorii „Hrdinové”, kterou vyhlašuje časopis Time a také mezi čtyřiceti osmi „Hrdiny filantropie“, které vyhlašuje časopis Forbes Asia. V současné době se Chen Shu-chu chystá založit fond na pomoc chudým v oblasti vzdělávání, zásobování potravinami a zdravotnické péče. n

text: Tomas lundin

AUTA NA VAHÁCH Kompozitní materiály na bázi uhlíkových vláken budou hrát zásadní roli v konstrukci lehčích automobilů, a to i přesto, že vnášejí do výroby na automatických výrobních strojích řadu překážek.

7

ICHIRO, LiseGagne

metalworking world  

Ferdinand Dudenhöffer, profesor na DuisburskoEssenské Univerzitě

Per-Ivar Sellergren, inženýr ze střediska pro vývoj materiálů ve firmě Volvo Cars, je optimista. „Pokud vše půjde podle plánu, budeme mít prototyp karoserie hotový do konce roku 2012,” říká. Zatím je problémem cena, ale Sellergren se domnívá, že i když je nový materiál podstatně dražší než ocel a hliník, budoucnost bude patřit kompozitním materiálům pro elektrické a hybridní automobily. Podle výpočtů firmy Volvo se náklady na výrobu jedné karoserie z materiálu, který funguje jako baterie, budou rovnat nákladům na výrobu dosavadní karoserie plus náklady na výrobu lithium=ionové baterie. „Jako výrobci si můžeme dovolit vydat více za karoserii, protože baterie je v tomto případě vlastně zadarmo,” dodává. Podle Ulfa Carlunda, odborníka firmy Volvo Cars na kompozitní materiály, byly výrobní postupy dosud příliš pomalé, a nejprve bylo potřeba využít dřívější investice

24

milionů hybridních či elektrických automobilů se začne ročně prodávat do roku 2025.

Hlavním problémem při výrobě aut budoucnosti budou automatické výrobní linky.

35 % nových automobilů bude podle odhadů v roce 2025 jezdit na fosilní paliva.

ICHIRO

8 

metalworking world

Per-Ivar Sellergren, vývojový pracovník, Volvo Cars

do tradičních automobilek. Také se ukázalo, že automobilkám, které tradičně pracují s ocelí, se práce s kompozitními materiály zdála příliš náročná. To se však v současné době mění, a podle odborníků z firmy Volvo bude veřejnost svědkem stále většího podílu polymerů v součástkách uvnitř i vně vozidel. Firma Audi má díky svému hliníkovému automobilu A2 ve výrobě lehkých vozidel náskok. Ve firemním středisku firmy Audi „pro odlehčení“ v jihoněmeckém Neckarsulmu vycházejí inženýři ze zkušeností s technologií uhlíkových vláken, které se již využívají v dceřiné společnosti Lamborghini, ale i z technologie a znalostí kompozitních materiálů, které použila mateřská firma Volkswagen pro stavbu svého luxusního modelu Bugatti. Ve sportovních vozech Audi R8 Spyder, které stojí více než 120 000 eur a vyrábí se v počtu asi patnácti až dvaceti kusů denně, firma Audi použila polymery vyztužené uhlíkovými vlákny na boční stěny karoserie a střechu. Základní podmínkou snížení nákladů pro Bill Pugliano

Ulrich Zillmann

nnn Stále přísnější omezení týkající se životního prostředí a stále rozšířenější užívání automobilů ve velkých městech nutí výrobce v automobilovém průmyslu myslet nově. Pozornost se zaměřuje na nové, odlehčené tvary karoserií a životnost baterií v hybridních či čistě elektrických autech. Nejpozději do roku 2014 bude většina automobilek nabízet hybridní automobily, a to je jenom začátek. Ferdinand Dudenhöffer, profesor a ředitel Centra pro automobilový výzkum na Duisbursko-Essenské univerzitě v Německu, hovoří o zásadní změně v tech­no­logiích. „Do roku 2025 klesne po celém světě podíl nových aut, která budou jezdit na klasické pohonné hmoty, o pětatřicet procent,” říká. Další odhady říkají, že během příštích deseti let se ročně prodá dvacet čtyři miliónů elektrických automobilů. „A to je konzervativní odhad,“ říká Dudenhöffer. Všechny automobilky se však budou potýkat se stejným problémem - s hmotností. Po instalaci baterie se váha čistě elektrického auta totiž zvýší o nějakých dvě stě padesát kilogramů, v případě hybridů s elektrikou o dvě stě. Volvo Cars se v současné době snaží najít řešení. Společně s vědci z katedry Aeronautiky na londýnské Imperial College a s inženýry z Göteborgu ve Švédsku vyvinuli kompozitní materiál ze směsi uhlíkových vláken a polymerů, který lze nabíjet a lze v něm uchovávat energii. V podstatě by automobily firmy Volvo měly mít v budoucnosti karoserii, která bude fungovat jako elektrochemická baterie. Ale jak daleko je takové řešení?

výrobu levnějších vozů pro masovou spotřebu je nahrazení součástek z hliníku kompozitním materiálem na bázi uhlíku. Řešení, které by umožnilo vyrábět vozy pro masovou spotřebu levněji, spočívá v nahrazení několika součástek z hliníku jednou součástkou na bázi uhlíkových vláken. „Místo pěti až šesti nástrojů by byl potřeba jen jeden nástroj,” říká Karl Durst, pracovník z oddělení vývoje ze střediska pro konstrukci odlehčených vozů (Leichtbauzentrum) firmy Audi. Zde se také pracuje na projektu, jehož cílem je zvýšení podílu uhlíkových vláken v kompozitních materiálech na 25 procent v porovnání se 17-18 procenty v případě hliníku, což přispěje ke snížení hmotnosti. Projekt závisí na materiálu, který má stejnou pevnost v tahu a tlaku jako hliník. „Kromě toho je zapotřebí vyřešit ještě několik dalších

Audi mediaservices

Uhlíkové vlákno Kompozitní materiály, které se používají ve výrobě pro letecký a automobilový průmysl, se skládají z epoxidu (epoxidové pryskyřice) nebo vinylesteru, vyztužených uhlíkovým vláknem. Mezi výhody těchto kompozitních materiálů patří malá hmotnost a mechanické vlastnosti, jako například vysoká pevnost. Uhlíková vlákna se snadno lámou, ale je možné je upravit tak, aby byla schopna absorbovat velké množství energie. Na této vlastnosti záleží především u sportovních vozů, kde se počítá s tím, že může dojít k čelním srážkám při vysokých rychlostech. Jednodušší technologie plastů vyztužených uhlíkovými vlákny se v automobilovém průmyslu používají již dlouho. V bývalém východním Německu se z duroplastu, který se skládal z bavlny vypěstované v Sovětském svazu a syntetické pryskyřice, vyrobené v chemičkách, vyrobilo více než tři miliony automobilů značky Trabant. n

Sportovní vůz Audi R8 Spyder má boční stěny karoserie a střechu z polymeru vyztuženého uhlíkovým vláknem.

větších i menších problémů,“ říká Durst, „jako je například vznik koroze ve spojích mezi kompozitními a ostatními materiály. Dalším problémem je hluk. S každým kilogramem, o který se hmotnost vozu sníží, se míra hluku zvýší. Následně se musí použít izolace, která hmotnost vozu opět zvýší. V neposlední řadě bude potřeba, aby se automechanici po celém světě seznámili s novými materiály. „I v té nejmenší opravně vozů Audi by měli umět vůz opravit a vyměnit součástky z kompozitních materiálů,” dodává Durst. Výrobní proces se musí vylepšit. Lars

Herbeck, který pracuje jako manažer v dceřiné společnosti německého výrobce obráběcích strojů Voith, Voith Composites, vidí prostor pro zlepšení v několika oblastech. Jedna se týká zajištění plynulého přísunu materiálu, další

spočívá v rovnoměrné výrobě nejméně jednoho sta tisíc součástek ročně, a další v podstatném zrychlení výrobního cyklu. V porovnání s výrobou hliníkových součástek, která trvá například jednu minutu, může výroba součástek z kompozitního materiálu trvat dvacet minut, u větších součástek až hodinu. Na to je možné přistoupit v případě výroby pro letecký průmysl, ale v automobilovém průmyslu, kde se v rámci sériové výroby na automatických výrobních linkách ročně vychrlí padesát pět milionů aut, je to zhola nemožné. Oliver Geiger, odborník na výzkum kompozitních materiálů z výzkumného institutu pro chemické technologie, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, v německém Pfinztalu, se snaží přijít na nějaký způsob spolupráce mezi velkými společnostmi z různých sektorů. Durst z firmy Audi říká, že

místo postupné evoluce v technologiích je spíše zapotřebí velký skok kupředu. Také ve firmě Daimler, která používá kompozitní materiály v závodním voze SLR McLaren již od roku 2004, dnes věnují velké úsilí vývoji této technologie. V dubnu roku 2010 začala firma spolupracovat s japonskou petrochemickou společností Toray, předním výrobcem uhlíkových vláken. Časový horizont pro vývoj součástek z kompozitních materiálů a jejich použití u modelů, které se vyrábějí v sérií asi dvaceti až čtyřiceti kusů ročně, jsou tři roky. Hlavní rival Daimleru, firma BMW, podniká mnohem odvážnější kroky. V partnerství s německou firmou SGL Carbon BMW investovala sto milionů dolarů do továrny na výrobu kompozitních materiálů ve městě Moses Lake v americkém státě Washington. metalworking world  

9

Randy Faris

technické údaje

Spousta otázek Výroba součástek z kompozitních materiálů pro letecký průmysl je rostoucím odvětvím. Sandvik Coromant nabízí v této oblasti celou řadu nástrojů, včetně vrtáků povlakovaných polykrystalickým diamantem PCD a vrtáků ze slinutého kabridu. Co se týče automobilového průmyslu není zdaleka jisté, do jaké míry se v něm kompozitní materiály budou využívat. Materiály s uhlíkovými vlákny se již běžně používají při výrobě vozů Formule 1, a také při výrobě drahých luxusních a sportovních automobilů. Ale tyto vozy se vyrábějí více méně ručně ve velmi malých sériích. „Co se týče výroby pro masovou spotřebu, jsme vlastně teprve na úrovni výzkumu a vývoje,” vysvětluje Francis Richt, který pracuje na vývoji kompozitních materiálů ve společnosti Sandvik Coromant. „Ale jedno je jisté. Očekáváme, že se nový materiál začne brzy používat při výrobě elektrických a hybridních automobilů, především kvůli snížení hmotnosti.” Richt dodává, že součástky vyráběné pro letecký průmysl jsou mnohem složitější než součástky pro automobilový průmysl. Vyšší důraz se klade i na kvalitu výroby a zpracování kompozitů s jinými materiály, jako je například titan. „Automobily se vyznačují homogeničtější Francis Richt, strukturou než letadla, díky čemuž, například, není Sandvik Coromant třeba vrtat tisíce děr či obrábět velké plochy,” říká Richt. „Na druhé straně je potřeba se připravit na výrobu nových otvorů a dutin. Nicméně, požadavky automobilového průmyslu se v porovnání s vysoce rozvinutým leteckým průmyslem liší.” Již dnes však existují nástroje, které je možné použít při obrábění těchto materiálů pro automobilový průmysl. Například vrtáky CoroDrill od společnosti Sandvik Coromant se vyznačují diamantovým povlakem, a zajišťují proto vyšší kvalitu obrobeného povrchu i vyšší výkonnost obráběcích strojů. n

10 

metalworking world

Kompozitní materiály se již dnes používají při výrobě vozů Formule 1. Otázkou je, jak přenést technologie, které se používají při výrobě několika vozů do sériové výroby osobních automobilů.

zdroj: Volvo Cars

Jak proměnit auto v baterii Řešení firmy Volvo Cars v oblasti výroby lehčích elektrických automobilů je jednoduché: Namísto instalace těžkých baterií do automobilů se firma chystá

proměnit karoserii vozu v baterii. Tento postup by ubral až 250 kilogramů z celkové hmotnosti. Až se začnou vyrábět plně elektrické automobily,

bude každý kilogram dobrý. Tato nová technologie však bude plně záviset na nových kompozitních materiálech. A takhle to bude fungovat:

Nejnovější nanomateriály vyráběné z extratenkých pevných uhlíkových vláken nahradí ocel při výrobě dílů karoserie automobilů, jako jsou například střechy, dveře, kapoty a podlahy. Tyto díly budou zároveň fungovat jako baterie.

Očekávaný dojezd po výměně dveří, střechy a kapoty je 130 kilometrů.

–15 %

Celá řada otázek

Hmotnost vozidla lze snížit o patnáct procent. A je možné ji snížit ještě více.

130 km

Elektrony (-) Uhlíkové vlákno Ionty Materiál lze dobít: 1) pomocí energie, která vzniká při brzdění 2) zapnutím do elektrického zdroje.

Podle finančního ředitele BMW Friedricha Eichingera bude továrna vyrábět materiál ve velkých objemech a vůbec poprvé, za „přijatelné ceny”. Cílem je snížit cenu kompozitních materiálů na bázi uhlíkových vláken o více než polovinu v porovnání se současnou cenou. Cena těchto materiálů, ze kterých se vyrábějí součástky pro závodní vozy, se dnes pohybuje mezi dvaadvaceti až pětapadesáti dolary za kilogram. Uhlíkové vlákno se bude vyrábět na dvou výrobních linkách s kapacitou asi 1 500 tun ročně a bude se používat pro výrobu nového elektrického automobilu BMW, tzv. Megacity Vehicle, čtyřmístného sedanu s 35 kWh lithiovou baterií a s dojezdem delším než sto kilometrů na jedno nabití. Sportovní varianta

Skleněné vlákno

Jakmile elektrický motor začne pracovat, tělo karoserie se začne vybíjet.

Uhlíkové vlákno

s jedním malým přídavným dieselovým motorem a dvěma elektrickými bude údajně schopna vyvinout rychlost vyšší než 200 kilometrů v hodině. Očekává se, že první Megacity sjede s výrobní linky v Lipsku, do níž firma BMW investovala více než 400 milionů eur, v letech 2013–2014. Podle BMW se bude jednat o první spotřební automobil na světě, jehož karoserie bude vyrobena z lehkého kompozitního materiálu na bázi uhlíkových vláken a podvozek z hliníku. První výkresy, které firma BMW ukázala veřejnosti, zobrazují automobil dynamického, téměř agresivního tvaru, s baterií podobající se ploché matraci pod podvozkem a s obrovskými koly, který jako kdyby vypadl z vědeckofantastického filmu. Jaký bude dopad na tovární výrobu, která je

již tak pod tlakem, se teprve uvidí. „Je to risk,” říká odborník na odlehčené vozy z konkurenční firmy. Ředitel Norbert Reithofer si je rizik plně vědom. Na konferenci automobilového průmyslu v říjnu 2010 v Norimberku řekl: „Je dost dobře možné, že v první fázi budou naše zisky kvůli nové technologii nulové, ale pokud ano, budeme ji subvencovat z tradiční výroby.” n

John Ratt

le

metalworking world  

11

technologie text: Elaine McClarence

Úkol: Zlepšit výkon řezného nástroje pomocí odolnějších povlaků.

Řešení: Nové, vysoce kvalitní povlaky, které zmírňují opotřebení nástroje.

Metoda CVD přijímá výzvu pomocí metody CVD (Chemical vapour

deposition) se vytvářejí vysoce kvalitní

povlaky, které pomáhají zvyšovat účinnost řezných nástrojů. Díky vývoji v oblasti povlakování nástrojů výrazně narůstá jejich produktivita a metoda CVD k tomuto růstu podstatnou měrou přispívá. Sandvik Coromant se metodou povlakování CVD zabývá od roku 1969, kdy byla uvedena na trh první povlakovaná břitová destička. Břitová destička GC125 se vyznačovala jedinou vrstvou karbidu titanu o tloušťce několika mikronů a jejím přínosem byla zvýšená rychlost obrábění a prodloužení trvanlivosti břitu nástroje. CVD je nesmírně všestranná metoda, pomocí které se na substrát aplikují tenké či tlustší povlaky, od velmi odolných proti opotřebení, jako jsou povlaky z karbonitridu titanu, oxidu hliníku a diamantu, až po polovodivé materiály. Jedná se vlastně o technologii, která doplňuje jinou široce rozšířenou metodu povlakování, PVD. Metoda CVD umožňuje aplikovat na VBD povlak o tloušťce 5–25 μm z oxidu hliníku (Al2O3), karbidu titanu (TiC), karbonitridu titanu (TiCN) a nitridu titanu (TiN), který zajistí vysokou odolnost proti opotřebení, především v podmínkách, kde běžně dochází k opotřebení otěrem. Tenké povlaky aplikované metodou PVD se naopak

12 

metalworking world

vyznačují vysokým napětím v tlaku a jsou proto mnohem vhodnější pro takové aplikace, při nichž je hlavním požadavkem houževnatost. Metoda CVD se neustále vyvíjí a stává se sofistikovanější. Jedním z důvodů je, že tato metoda umožňuje technologům optimalizovat každou vrstvu povlaku a dosud je jedinou metodou povlakování, pomocí které lze aplikovat vysoce kvalitní vrstvy křišťálu α-Al2O3. Nejnovější povlakované VBD ze slinutého karbidu se vyznačují povlaky až s deseti vrstvami, z nichž každá má svou funkci. V několikavrstvém povlaku se tenká vnější vrstva TiN používá k detekci opotřebení; pod ní se obvykle nachází vrstva Al2O3, která zajišťuje odolnost proti chemickému a mechanickému opotřebení. Tato vrstva je vytvořena na vrstvách houževnatého karbonitridu a nitridu, které působí proti opotřebení hřbetu. Substrát destičky tvoří báze ze slinutého karbidu a pojící fáze na základě kobaltu, a v oblasti blízko povlaku je substrát slinutého karbidu se sníženou tvrdostí, aby se zlepšila odolnost proti vylamování břitu. Jednou z prvních VBD od společnosti

VBD mohou mít povlak složený z několika různých vrstev CVD, z nichž každá vrstva má svoji funkci.

Nabídka VBD s CVD povlakem SO5F VBD ze slinutého karbidu s CVD povlakem pro vysokorychlostní dokončování žáruvzdorných superslitin (HRSA) nebo pro dlouhé řezy při nízké řezné rychlosti. GC3215 VBD ze slinutého karbidu s CVD

povlakem pro náročné přeušované řezy. Vhodné pro všechny druhy litiny.

Povlakem k úspěchu Výsledné opotřebení břitu při testech obrábění oceli pro kuličková ložiska. Standardní povlak jsme porovnali s nově vylepšeným povlakem. Mnohem tenčí, bílé místo na břitu VBD vpravo označuje menší opotřebení. Opotřebení ve tvaru prohlubně

GC3210 VBD ze slinutého karbidu se silným CVD povlakem pro vysokorychlostní soustružení nodulární tvárné litiny. GC4235 VBD s povlakem MTCVD TiCN, bez vzniku vnitřních pnutí, pro soustružení oceli a korozivzdorné oceli. GC4215 VBD s povlakem MTCVD TiCN se

silnější vrstvou hliníku, bez vzniku vnitřních pnutí a pro maximální ochranu. GC2025 VBD ze slinutého karbidu s CVD povlakem pro polodokončování až hrubování. GC3205 VBD s tlustým CVD povlakem pro vysokorychlostní soustružení šedé litiny.

STANDARDNÍ POVLAK Opotřebení ve tvaru žlábku u standardního TiCN/AI203 povlaku.

Sandvik Coromant, u níž se využilo sofistikované CVD metody povlakování, byla VBD GC3020 pro frézování litiny. Tato VBD byla uvedena na trh v roce 1994 a spojily se v ní nízkoteplotní CVD (MTCVD) – vnitřní vrstva karbonitridu titanu (TiCN) s unikátním, patentovaným oxidem hliníku (Al2O3) na povrchu. Výsledkem byla vynikající odolnost proti opotřebení i přilnavost povlaku. Příkladem dnešní nejnovější technologie povlakování je VBD GC2025, která se používá pro obrábění korozivzdorné oceli. Ve skutečnosti se metoda CVD skládá z celé řady procesů, mezi které patří ukládání částeček pevného materiálu z plynné fáze. Základ systému CVD v jeho nejjednodušší formě tvoří tepelná reakční komora (do níž se na přípravky uloží VBD určené k povla-

VYLEPŠENÝ POVLAK Opotřebení ve tvaru žlábku u nově vylepšeného TiCN/AI203 povlaku.

kování), systém pro přívod plynu a vakuuová pumpa. Pumpa se používá k udržení nízkého tlaku v reakční komoře a k odstranění zbytkových plynů. Prekurzory, jako jsou chlorid hlinitý, kysličník uhelnatý, kysličník uhličitý, vodík, dusík a chlorid titaničitý se přivedou již zahřáté do reakční komory. Zde reagují s horkým povrchem VBD a vytvoří pevný povlak. Sledování parametrů povlakovacího procesu, jako je průtok plynu, tlak a teplota reakční komory je naprosto zásadní. Pro povlakování Al2O3 je zapotřebí teplot kolem 1000 stupňů Celsia, zatímco pro povlak TiCN jsou nejvhodnější teploty od 800 do 950 stupňů Celsia. Celý proces CVD povlakování může trvat až dvacet čtyři hodin. n

GC4225 VBD ze slinutého karbidu s CVD povlakem pro všeobecné použití.

GC2015 VBD ze slinutého karbidu s CVD povlakem pro dokončování a hrubování korozivzdorné oceli.

Shrnutí Metoda CVD bude i v budoucnosti hrát s největší pravděpodobností důležitou roli. Její vliv na výkon nástrojů je nepopiratelný, o čemž svědčí skutečnost, že se v současnosti osmdesát procent VBD povlakuje. Povlaky pomocí metody CVD tvoří téměř sedmdesát procent veškerých povlaků nabízených firmou Sandvik Coromant. n

metalworking world  

13

text: geoff mortimore foto: samir SOUDAH

virtuální obrábění má zelenou DERBYSHIRE, VB. Výrobce speciálních součástek s praktickým sídlem poblíž letiště v průmyslovém i zeměpisném středu Anglie zjišťuje, že virtuální obrábění nezná hranic.

14 

metalworking world

Podle odhadů počet pasažérů v letecké přepravě poroste, a  proto se očekává, že poroste i poptávka z leteckého průmyslu.

Natalie Flemming

Součástky pro výfukové části motorů letadel se nejprve obrábějí ve virtuálním prostředí.

metalworking world  

15

Hluk v tovární hale může být zásadní problém.

nnn Hluk letadel sice hřímá nad střechami, ale v továrně firmy Paul Fabrications ve městečku Castle Donington v hrabství Derbyshire, které se rozkládá ve východní části střední Anglie (Midlands), drží krok s roustoucí poptávkou z leteckého průmyslu. Této firmě zabývající se výrobou vysoce vyspělých složitých a přesných součástek se podařilo odolat krizi a má za sebou úspěšný rok 2010. Ale práce na jedné zakázce – tváření a obrábění součástky leteckého motoru Rolls-Royce – nebyla jednoduchá. Výroba se začala opožďovat a přidaly se ještě další problémy, ale díky počítačovému softwaru dnes vše probíhá hladce. Firma Paul Fabrications je zkušeným uživatelem technologie CAD/CAM, ale když se jí nedařilo najít řešení pro obrábění krytu motoru letadla z titanu, obrátil se vedoucí projektu Dave Rolley na obchodního zástupce společnosti Sandvik Coromant Paula O’Briena. 16 

metalworking world

Dave Rolley, projektový inženýr, Paul Fabrications.

„Požádali jsme Sandvik Coromant, aby se na problém podívali spolu s námi, protože se jednalo o velkou zakázku,” říká Rolley. „Výroba se nejen opožďovala, ale také ohrožovala pracovní podmínky v továrně. Potřebovali jsme nejen zkrátit čas cyklu a začít dodávat výrobky včas, ale také se vypořádat s nadměrným hlukem.” Stáli před několikanásobnou výzvou: čekalo je náročné obrábění a dodržení rovinnosti dutiny v krytu do 0,1 milimetrů (tloušťka stěny dutiny po obrábění je 2mm, vůči původnímu materiálu se tedy ztenčí o více než polovinu, což se týká 90% plochy součástky) a zároveň se měli pokusit zkrátit dobu cyklu a uvolnit kapacity, ale také prodloužit trvanlivost břitu nástroje a najít celkově cenově příznivější řešení. Protože firma Paul Fabrications měla problémy s kapacitou, nemohl zástupce firmy Sandvik Coromant provádět testy na místě a ohrozit tak včasnost dodávek. Proto se výkresy a údaje

Díky virtuální přípravě obrábění ušetřila firma čas i peníze.

Paul Fabrications vyrábí nákladné součástky pro letecký, jaderný a strojírenský průmysl.

Řešení na míru může snížit počet nástrojů nutných k výrobě až o polovinu.

Stručně

převezly do Střediska aplikací pro letecký průmysl společnosti Sandvik Coromant, kde se určilo, jaká zlepšení je možné provést. Technici zde použili software pro simulační analýzu Vericat od firmy CG Tech, který jim rychle pomohl pochopit stávající výrobní proces i problémy s ním spojené. „Protože máme rozsáhlé zkušenosti i znalosti v různých strategiích obrábění i v programování, využili jsme software MasterCam X4 Cam a navrhli řešení zakázce přímo na míru. Při výrobě se použily frézy CoroMill 300 a CoroMill 490 a VBD GC1030 s geometrií PL, díky čemuž se snížil počet nástrojů nutných k výrobě ze čtyř na dva,” dodává O’Brien. Po návratu do firmy Paul Fabrications na sebe výsledky nenechaly dlouho čekat. „Nové plány ukázaly, že můžeme původní cyklus zkrátit o dalších sedm minut,” říká Rolley. „To možná nezní jako zázrak, ale při roční výrobě dvou a půl tisíce

Firma Paul Fabrications byla založena před více než sedmdesáti lety. Vyrábí technicky vyspělé, přesné součástky, komplexní systémy i nákladné soupravy pro letecký, jaderný a strojírenský průmysl. Firma sídlí nedaleko letiště East Midlands poblíž Derby ve Velké Británii a podniká nejen na tuzemském trhu, ale i v Evropě, Asii a ve Spojených Státech.

kusů, je úspora značná.” Zkrácení cyklu spolu s novými nástroji a nižšími náklady na VBD vytvořily roční POčet zaměstnanců: 109 úspory ve výši třiceti tisíc eur. obrat: 12 milionů eur Zároveň se kapacita stroje zařízení: pětiosé frézovací stroje, čtyřosé frézovací prodloužila o sedm týdnů a snížil stroje, CNC soustruhy a šestiosé laserové stroje a také se počet nástrojů a VBD. systémy CAD/CAM Další přínos se projevil přímo zákazníci: Rolls-Royce, FACC, Meggitt & Pattonair a v tovární hale. Colin Last, další. technik, který jako první pracoval s novými nástroji, říká: „Práce na výrobě těchto součástek se opravdu podstatně změnila. Jedna z nejhlučnějších zakázek se stala jednou z nejtišších.” Výhody nového řešení se projevily i v oblasti kvality a bezpečnosti. „Když dojde na samotné obrábění součástky, můžete si být na 99 procent jisti, že výsledek bude v požadovaných tolerancích,” říká Rolley. „Když nemusíte sami hledat metalworking world  

17

řešení na vlastních strojích, neplýtváte drahocenným výrobním časem ani součástkami. Zkušební obrábění součástek se může prodražit, ale při virtuálním obrábění změníte metodu a na obrazovce okamžitě vidíte výsledky a neplýtváte ničím.” Klíčovým faktorem při virtuálním obrábění je flexibilita, říká O’Brien. „Zkrátka a dobře,” uzavírá, „zbavíme zákazníka problémů. Tento

postup zatím používáme především ve výrobě pro letecký průmysl, ale lze jej využít v jakémkoli odvětví – automotomobilovém a jaderném průmyslu, ve strojírenství i v konstrukci a designu.” Společnost Sandvik Coromant věnuje velkou pozornost výzkumu, vývoji a konstrukci nových výrobků, ale jak je vidět na příkladu firmy Paul Fabrications, také novým technologiím, které usnadňují výrobu v leteckém průmyslu. n

ilustrace: Marcelo Cáceres, Barney Boogles, DanLeap

výhody a nevýhody Virtual Machine je software, který obsahuje téměř všechny funkce, jaké najdete na skutečném stroji, a navíc je doplněn ještě o další funkce. Umožní vytvořit kopii pracovního prostředí a umožní tak uživateli (v tomto případě firmě Paul Fabrications) vyzkoušet kompletní výrobní programy a provést změny, které

přispějí ke zvýšení produktivity, odhalí a vyloučí problémy, které by mohly nastat při výrobě, a v neposlední řadě zajistí, že se na strojích v továrně nebude plýtvat časem na testy, zato se na nich bude hned vyrábět. Program je možné použít na stroji či v systému CAM, ale v obou případech bude obrábění stejné.

konvenční postup Tradiční příprava obrábění často trvá déle, protože k dosažení požadovaného výsledku je zapotřebí více pokusů. Navíc vzniká zbytečný odpad.

Surovina

Tradiční přístup vyžaduje i několik pokusů

Zbytečné plýtvání drahým materiálem

Vynucený odpad může být problém.

Testování může být časově náročné

virtuální postup Úsporná metoda šetří čas: vyškolit obsluhu stroje trvá pět dní

Vydáte-li se virtuální cestou, je téměř jisté, že zakázku provedete správně, v předem určeném čase a nákladech.

Surovina

Údaje pro výrobu se vloží do počítače

Šetří se čas, materiál i náklady

materiály Materiály musejí být žáruvzdorné, pevné a lehké, a proto se zde často setkáváme s titanem, slitinami Nimonic, Inconelem a dalšími nákladnými žáruvzdornými slitinami a těžkoobrobitelnými materiály. Jejich obrábění je velmi nákladné a proto je zapotřebí snížit odpad na minimum.

Podívejte se na ukázku na www.youtube.com/sandvikcoromant 18 

metalworking world

technologie text: christer richt

úkol: Zlepšit výrobu děr v součástkách z kompozitních materiálů pro letecký průmysl při použití ručních nástrojů.

Řešení: Nové řezné nástroje, které se vyrovnají s různými požadavky a rozdíly v operacích určených pro ruční obrábění.

Pevně v rukou: vrtání pro leteckých průmysl Pro obrábění ručními nástroji je typická nestabilita a někdy dokonce i nevyváženost. Kvalitu díry i produktivitu výroby zásadním způsobem ovlivňuje výkon nástroje a zkušenost obsluhy. Pokud výrobu děr pomocí ručních nástrojů ovlivňuje řezný odpor vrtáku, a pokud je k výrobě díry nutná velká tlaková síla, pak se může na kvalitě výrobku či účinnosti Výrobci z leteckého průmyslu naleznou při vrtání součástek nástroje negativně projevit i z kompozitních materiálů pomocí ručních nástrojů velký prostor pro zlepšení. únava operátora. Obsluha se musí více soustředit na vyrovnávání sil, které vznikají při použití karbidový vrták se vyznačuje kombinací ručního nástroje a má větší sklon k chybám, levé šroubovice a vodicí špičky, jež jejichž následkem jsou zmetky. umožňují plynulý řez s minimálním či Kvalitu obrobku ovlivňuje i účinnost žádným odporem vrtáku. K zajištění nástroje. Záběr nástroje, velikost a směr plynulého výstupu z materiálu součástky řezných sil, řezné podmínky a trvanlivost je potřeba pouze malá posuvová síla. břitu nástroje jsou faktory, které významně U kovem vyztuženého vrtáku lze volit ovlivňují konečný výsledek obrábění. mezi verzí s vodicím špičkou či bez. Vrtáky pro přenosné ruční vrtačky se kvůli Vrták s vodicí špičkou zmírní rozdíly nestabilním pracovním podmínkám musejí v účinku tlakové síly na různé materiály vyznačovat větší houževnatostí. Z tohoto a zajistí vysokou přesnost díry a dobrou důvodu je nejlepším řešením nepovlakovaný kvalitu povrchu. Rozdíly v rozměru díry vrták a výstružník ze slinutého karbidu, mezi materiály jsou minimální a zároveň u nichž je poměr houževnatosti a odolnosti se zamezí tvorbě otřepů při výstupu proti opotřebení vyvážen vůči silám, nástroje z materiálu. Vrtáky bez vodicí vznikajících při obrábění. špičky se vyznačují dvojitým břitem, který zajišťuje vyšší stabilitu, což má pozitivní vliv na výkon vrtáku i na Vrták CoroDrill 452 byl navržen pro konečné výsledky. n obrábění kompozitních materiálů. Tento

Dlouhý, ostrý břit hladce obrobí všechna vlákna.

Unikátní konstrukce děleného ostří zajišťuje přesnost při vrtání otvorů v úzkých tolerancích a zároveň zabraňuje házení nástroje.

Nepovlakované vrtáky ze slinutého karbidu pro nejlepší houževnatost a odolnost proti opotřebení.

Větší houževnatostí proti nestabilitě operací. corodrill 452

shrnutí Geometrie nástroje zásadním způsobem ovlivňuje kvalitu obrobku, výkon nástroje i produktivitu výroby. Vrtáky a výstružníky ze slinutého karbidu se vyznačují novým patentovaným tvarem a tvoří základ nové řady řezných nástrojů pro ruční obrábění kompozitních materiálů.n

metalworking world  

19

inspirace odjinud než ze světa obrábění Podle některých je obrazec pavouka anamorfickým zobrazením souhvězdí Orion.

Jacob Halaska

Istockphoto.com/pawelcebo

Opice.

Pavouk.

text: Stefan Sjödin, David Shamy

Záhada pouště Před tisíci lety se poušť Nazca v jižním Peru proměnila v tkaninu obrovský kreseb. Nikdo neví přesně proč či jak. Metalworking World se vydal záhadu prozkoumat. Nazca, v jižním Peru, je jedním z nejsušších nnn  míst na světě. Slunce zde neúprosně svítí na písečné duny stovky metrů vysoko. V písku leží starodávné kostry velryb dlouhé až třináct metrů. Když Tichý oceán ustoupil, velryby zůstaly ukryté pod tenkou vrstvou písku. V našem džípu je zabudovaná sprcha, pod kterou čas od času nacházíme úlevu od všudypřítomného horka. Někdy z džípu vystoupíme, abychom ze země sebrali zub žraloka, ostrý jako žiletka. Žraloci kdysi dávno útočili na velryby roztroušené kolem nás; dnes tu po nich zůstaly jen decimetr dlouhé zuby. Během posledních deseti tisíc let tu opravdu spadlo velmi málo srážek, ale v okamžiku, kdy sem přijedeme my, se spustí lijavec. Místní ustaraně pozorují černé mraky. Na jednu stranu jim trocha studeného deště přijde vhod, avšak El Niño, který způsobuje deštivé počasí podél pobřeží Peru, by pro obyvatele Nazca mohl znamenat katastrofu. Špatné počasí by mohlo zničit čáry protínající planinu Nazca – starodávné artefakty, jejichž původ patří mezi záhady světa. Čáry vznikly odstraněním červenohnědých oblázků, které odhalilo světleji zabarvenou horninu pod nimi, a vědci se obávají, že by je větší srážky mohly smýt. Silný déšť by mohl čáry zaplnit jílem a pískem a také způsobit sesuvy půdy a záplavy. Pokud čáry zmizí, zmizí 20 

metalworking world

i hlavní zdroj příjmu místních obyvatel, turisté. Rozhodli jsme se, že oblast navštívíme, než čáry nadobro zmizí. Z malého letadla, letícího pár stovek metrů nad zemí, se čáry proměňují v obrazce. „Podívejte, kolibřík,” zakřičí pilot a téměř s námi ve vzduchu udělá smyčku. „A támhle je ještěrka.” Uvidíme ještě pavouka, kondora, velrybu, květinu a opici. Některé obrazce jsou větší než dvě fotbalová hřiště. Ještěrka, například, měří přes sto osmdesát metrů. Ale to není všechno. Kromě asi tří desítek zvířat a rostlin se krajinou táhne více než tisíc tři sta kilometrů rovných čar a tři sta geometrických obrazců v chaotickém uspořádání. Čáry vytvořili Indiáni z kmene Nazca mezi lety 500 př.n.l. až 500 n.l., ale nikdo přesně neví jak a proč. Lidé z Nazca mohli namalovat přímé čáry pomocí tyčí či provázků, ale záhadou zůstává, jak se jim podařilo zachovat čáry tak dokonale rovné na dlouhé vzdálenosti a bez pohledu shora. Je však možné, že je shora viděli. Podle některých teorií se lidé z Nazca dostali do vzduchu pomocí horkovzdušných balónů. Důkazy lze nalézt na místní keramice, kterou zdobí kresby připomínající balóny, a kromě toho se na nedalekých útesech dochovaly zbytky velkých spálenišť. Záhada čar na planině Nazca přitahuje různé typy lidí, od vědců po mystiky a blázny – ti se s vámi rádi

George Steinmetz

Nachází se zde více než tři sta geometrických tvarů a asi tisíc tři sta kilometrů rovných čar.

metalworking world  

21

inspirace odjinud než ze světa obrábění

Další starodávné záhady

Jeff Overs

Čáry na planině Nazca nejsou zdaleka jediným starodávným nalezištěm, o jehož účelu diskutují vědci i turisté. Najdete je po celém světě, od Velké Británie po jižní část Tichého oceánu, a my vám přinášíme několik příkladů:

Velikonoční ostrovy Velikonoční ostrovy, které se nacházejí v jihovýchodní části Tichého oceánu zdobí více než osm set obrovských soch Moai, které někdo vytesal před pěti až sedmi sty lety.

Museums Blaubeuren

gantija Dva starodávné chrámy, oba více než pět a půl tisíce let staré, se nacházejí na středozemním ostrově Gozo. Podle pověsti je postavila obryně a využívaly se jako místo uctívání bohů. Někteří vědci se domnívají, že chrámy sloužily společnosti, která vzývala kult plodnosti. Malé, kruhové kameny, které byly nalezeny kolem chrámů, se údajně využívaly k transportu obrovských těžkých kamenů k stavbě chrámů.

kruh v Gosecku Kruhová stavbu v německém Gosecku, kterou tvoří půda, štěrk a dřevěné palisády, bývá považována za jeden z nejrannějších příkladů slunečné observatoře.

Nuno Silva Maria de la Iglesia

Stonehenge Tisíce let stará kamenná kruhová stavba Stonehenge se nachází v anglickém hrabství Wiltshire.

Claudio Colombo

Yonaguni Monument Asi pět metrů pod hladinou moře nedaleko japonského ostrova Yonaguni se nachází obrovské seskupení kamenů, které tvoří plošiny a stěny. Oblast objevil v roce 1987 potapěč a od té doby se diskutuje o tom, zda se jedná o seskupení přírodní či zda jde o lidský výtvor.

Carnacké menhiry Více než tři tisíce prehistorických kamenů se nachází v Bretani.

A opravdu, když se člověk postaví na vrcholek nedaleké hory během letního slunovratu, je jasně vidět, jak ranní sluneční paprsky přesně sledují jednu z nejdelších linií. O zimním slunovratu se totéž děje s jinou linií. Mnoho čar se sbíhá a vytváří trojúhelník, který směřuje k nápisům na stěnách. Lidé se domnívají, že každá čára a trojúhelník obsahují informaci, která vede k další informaci. Je možné, že trojúhelníky napomáhaly určit období, kdy se řeky naplňují vodou, kdy je potřeba začít sklízet, a kdy šetřit s potravinami.

2000

Počet let, po které některé z nejstarších čar údajně existují.

60

Počet let, po které matematička Maria Reicheová studuje čáry na planině Nazca.

Bettmann/CORBIS

podělí o své názory nad sklenicí piva v jednom z místních barů. Teorií je mnoho, od stop mimozemských civilizací (ranveje pro UFO) přes záznamy halucinací po praktické využití (umělecká díla či matematické vzorce). Přestože se vědci neshodují na účelu čar, většina připouští, že se jedná o víc než pouhé obrázky. Maria Reicheová, matematička, která čáry zkoumá již více než šedesát let, se domnívá, že čáry zachycují pozice slunce, měsíce, hvězd a planet. Z její zásadní publikace, Záhada na poušti (Nazca Lines, Mystery on the Desert), je patrné, že ji fascinují geometrické obrazce. „Při podhledu na pláně a terasy z výšky, se objevují různě rozložené trojúhelníky, čtverce, lichoběžníky, pečlivě vyvedené ve světlejší barvě na hnědavém povrchu.“

Maria Reicheová

Chaos, který jsme viděli z okna letadla, je jen optický klam. Čáry na planině Nazca jsou nepochybně pečlivě uspořádány a jako sluneční paprsky míří do několika středů. Všechny čáry se nacházejí poblíž vody a je tedy logické, že by mohly být mapou vodních zdrojů (což má samozřejmě zásadní význam, pokud člověk žije v poušti). Stejně dobře je však možné, že čáry sloužily jako průvodce vesmírem. Ale s určitostí to vědci ještě říci nemohou. Anthony F. Aveni, professor astronomie a antropologie, strávil roky zkoumáním čar a dnes se domnívá, že mohly mít současně různé využití. „Čáry z planiny Nazca nelze považovat za výraz nadlidského úsilí v rámci jednoho obrovského projektu,” vysvětluje v článku v časopise Archaeo­ logy Magazine. Aveni dodává, že spíše než hledat jedno velké vysvětlení existence čar, bychom se měli snažit jejich pomocí pochopit každodenní život lidí, kteří je vytvářeli. „Co vidíme, je řád - vzorec a systém, který se v čarách (geoglyfech) skrývá - a ten nám vypráví o lidech, kteří zde žili,” píše Aveni. Na cestě zpátky přemýšlím o tom, že čáry mohou vlivem El Niño jednoho dne zmizet. Po dva tisíce let čáry ukazovaly lidem jak přežít v jednom z nejsušších míst na světě. A se změnou podnebí v Nazca však možná zmizí i důvod, proč byly vytvořeny. n

Kreativní myšlení

Ingrid Reinecková, ředitelka pro vývoj a výzkum ve společnosti Sandvik Coromant, hovoří s časopisem Metalworking World o kreativním myšlení a o tom, jak jsou starodávná naleziště, jako například čáry na planině Nazca, důkazem dlouhé historie lidského myšlení mimo zavedené stereotypy. 1. Mají kreativní přístupy lidí, kteří vytvořily čáry na planině nazca a vaše metody v oblasti výzkumu a vývoje podle vás něco společného? Čáry na planině Nazca

museli vytvořit lidé, kteří mysleli dál než za vymezený kulturní rámec své doby. Dnes to samé děláme v oblasti výzkumu a vývoje. A proto vznikají zcela nové věci. Výzkum a vývoj dnes však vychází z faktů, ne z volné představivosti. Možná nejste váš nápad zprvu schopni vysvětlit do nejpodrobnějších detailů, ale zásadní faktický základ tam musí být, jinak pravděpodobně nebudete schopni experiment zopakovat a už vůbec ne převést do výroby, což je v oblasti průmyslového výzkumu a vývoje naprostá nutnost. Ale člověk nikdy neví; možná že lidé z Nazca znali něco, co my dnes neznáme.

2. Jaké vlastnosti jsou podle vás nejdůležitištějí pro práci ve výzkumu a vývoji? Zvědavost a trpělivost jsou nezbytně

nutné pro práci na přeměně výsledků výzkumu ve výrobek. Dále potřebujete být schopni pracovat v týmu a umět se dělit o znalosti a zkušenosti. To platí nejen pro výzkum a vývoj. Musíte být schopni si vytvořit síť kontaktů na trzích, pro které pracujete, ale i uvnitř struktury vlastního podniku. 3. Společnost Sandvik Coromant ročně investuje do výzkumu a vývoje při nejmenším dvakrát více než je v našem odvětví běžné. Proč? Investice do nových technologií

hrají ve společnosti Sandvik zásadní roli již od doby Görana Fredrika Göranssona v šedesátých letech devatenáctého století. Díky tomu naše společnost z dlouhodobého hlediska nejen přežívá, ale roste a prosperuje jako jedna z nejúspěšnějších firem ve strojírenském půmyslu obecně.

text: jason thoe

foto: Sash Alexander

V Malajsii míří výš Shah Alam, Malajsie. V roce 2009 získala firma Upeca Aerotech významnou zakázku na výrobu různých součástek pro letecký průmysl. Aby firma dostála svým závazkům, potřebovala se spojit se strategickým partnerem. Istockphoto

Istockphoto

.com/

raclro

46 .com/tang902

24 

metalworking world

Zemi, jako je Malajsie, si asi běžně nespojíte s výrobou leteckých součástek. Avšak firma UPECA Aerotech Sdn Bhd (UAT) se sídlem v Shah Alamu, které se rozkládá asi dvacet pět kilometrů na západ od malajského hlavního města Kualalumpuru, dnes dodává výrobky do celého světa předním výrobcům v leteckém průmyslu. Než se však dostala na svou dnešní pozici, musela překonat celou řadu problémů a překážek. Ředitel výroby ve firmě UAT, Kavan Jeet Singh, dohlížel od samého počátku na celou výrobu a dnes může být právem hrdý na to, čeho firma UAT pod jeho vedením dosáhla. Když v roce 2009 získala firma UAT důležitou desetiletou zakázku na výrobu křídel a dalších součástek pro evropskou divizi největšího dodavatele součástek a systémů pro komerční letouny Spirit Aerosystems, začalo období expanze a vývoje celé řady nových výrobních procesů. Ale, jak Kavan podotýká, v případě nových zakázek pro letecký průmysl je pokaždé mnoho v sázce. „Jste jednoduše asi tak dobří jako vaše poslední selhání,” říká. Detailní plánování a zmírňování rizik je proto naprosto zásadní. „Hned od začátku jsme si uvědomovali,” vysvětluje Kavan, „že pokud se jako firma chceme v této oblasti uchytit a získat si dobrou pověst, je třeba se posunout z dosavadní pozice výrobce s levnou pracovní silou

jinam. Chtěli jsme vybudovat firmu, jejíž filozofií bude inovace.” Kavan říká, že vynikající infrastuktura, kterou země nabízí, je ideálním odrazovým můstkem, který firmě UAT pomohl dosáhnout konkurenceschopnosti v mezinárodním měřítku. „Cena pracovní síly je stále poměrně nízká a kvalifikace zaměstnanců vyhovující,” pokračuje. „Nicméně si uvědomujeme, že na levnou pracovní sílu se při budování konkurenceschopnosti věčně spoléhat nedá. Průmyslové velmoci udělaly v technologiích velký krok vpřed, což jim pomáhá vyrovnávat vyšší náklady na pracovní sílu, a my si z toho musíme vzít příklad. Teď je potřeba najít správnou rovnováhu mezi investicemi do nových technologií a využitím pracovní síly.” výsledky nestojí pouze vynikající infrastruktura. Stojí za nimi především lidé s příslušnými znalostmi a kvalifikací. „Firma UAT se rozvíjela pouze díky tomu, že pro ni pracují lidé s náležitou odborností. Proto dnes můžeme říci, že firma pracuje hospodárně a efektivně,” dodává Kavan. „I když jsme do nových strojů investovali milióny, mezi naše hlavní aktiva patří lidé.” Tuto změnu v myšlení provázel vznik Střediska pro vývoj produktu (Product Development Centre, PDC), v jehož vedení stojí Yew Seik Wai s týmem odborníků, kteří se zabývají „inteligentním strojírenstvím“. Ale za lepšími

Kavan Jeet singh věk: 35 rodina: Manželka, Manveet Kaur Bajaj, a dvě děti: syn Nikhil Singh Khash, 4, a dcera Natasha Kaur Khash, 1. žije: ve čtvrti Bangsar v Kualalumpuru, asi čtyři kilometry na jih od centra města. vzdělání: Absolvoval s vyznamenáním obor letecké inženýrství na univerzitě v Loughborough ve Velké Británii. Má rád: kvalitní filmy, dobrý humor, chutné jídlo a studené pivo.

metalworking world  

9

Upeca Aerotech

Raymond Tan, inženýr se zaměřením na zlepšování produktivity, Sandvik Coromant, s Ronniem Yongem (vlevo), Yew Seik Waiem a s vedoucím výroby Allanen Tanem.

Firma UPECA Aerotech Sdn Bhd se sídlem v Selangoru v Malajsii je významným výrobcem součástek pro letecký průmysl. Jako jedna z mála malajských firem získala certifikát od firmy Airbus pro výrobu kovových součástek. Firma UPECA Aerotech vyrábí celou řadu součástek letadel, mezi něž patří části trupu, součástky elektrotechnického vybavení letadla a kryty motorů. UAT v současné době zaměstnává více než dvě stě třicet vysoce kvalifikovaných zaměstnanců a v roce 2011 se chystá zvýšit toto číslo na tři sta. Od té doby, co v roce 2007 získala certifikát AS/EN-9100 pro „Výrobu součástek pro přesné strojírenství a letecký průmysl“, vyrábí firma UAT součástky pro významné výrobce, jako například Spirit, Honeywell, Goodrich a Meggitt.

Istockphoto .com/ raclro

26 

metalworking world

stal naším strategickým partnerem pro přípravu výrobních procesů, především soustružení a frézování. „Sandvik Coromant se spojil s naším Střediskem pro vývoj produktu,” pokračuje. „Společně jsme vyrobili první součástky a připravili a navrhli koncepci jejich výroby. Spolehli jsme se na schopnosti zástupců firmy nalézt pro nás ty nejvhodnější nástroje a řešení. Na jejich návrzích závisela vlastní příprava výrobních procesů, která probíhala v PDC pod vedením Allana Tana, jehož týmu se podařilo připravit efektivní výrobní proces pro tuto zakázku naprosto perfektně. „Náš dnešní úspěch je výsledkem společného úsilí a zaujetí pro věc,” zdůrazňuje Yew. „Vzájemná spolupráce mezi PDC, dodávkami, výrobou a naším partnerem, společností

wn

Yew a Ronnie Yong, manažer pro dodávky ve firmě UAT, měli na starosti vývoj výrobních procesů a dodávky prvních výrobků a netřeba říkat, že vývoj a příprava těchto procesů byly naprosto klíčové. „Pokud jsme chtěli dovést zakázku úspěšně do konce,” vysvětluje Yong, „museli jsme vybrat a získat vhodné, spolehlivé a účinné řezné nástroje, které by byly schopny obrobit velké množství speciálních součástek.” Yew a Yong se setkali s několika různými dodavateli nástrojů. „O spolupráci s námi měla zájem celá řada dodavatelů, jakmile se doslechli o naší zakázce,” říká Yew. „Následovala podrobná analýza návrhů, na základě které jsme se rozhodli, že šanci spolupracovat s námi na zakázce získá Sandvik Coromant, který se tak

Náročná výroba součástek pro letecký průmysl si žádá ty nejlepší nástroje.

Ken Bro

Ronnie Yong (vlevo), Yew Seik Wai a Kavan Jeet Singh.

Sandvik Coromant, však po přípravné práci neskončila. Naše partnerská spolupráce pokračuje i nadále a projevuje se, například, v nepřetržitém zlepšování výroby a doufejme i v dalších úsporách na nákladech.” Společně s firmou Sandvik coromant se nám podařilo dodat první výrobky podle požadavků zákazníka za devět mesíců od zadání zakázky. „Cestou se objevila celá řada technických problémů, spojených především s velikostí objednávky a krátkou dobou dodání,” připomíná Yew. „Všichni však přispěli k výrobě těchto vysoce kvalitních výrobků s obrovským nasazením.” Kavan dodává: „V dnešní době se podnikání firmy musí neustále vyvíjet. Je třeba držet krok s dobou. Nemůžeme se

Jedna z výrobních buněk firmy UAT pro výrobu leteckých součástek.

spoléhat pouze na vnitřní zdroje. Proto potřebujeme silné, schopné partnery, kteří nám pomáhají se neustále zlepšovat i zvyšovat naši konkurenceschopnost.” Firma UAT byla založena v roce 2005 a neustále roste. V současné době dodává součástky významným výrobcům součástek v leteckém průmyslu, jako jsou Spirit, Honeywell, Goodrich a Meggitt a v příštích pěti letech očekává roční třicetiprocentní nárůst výroby. Firma UAT se dnes zaměřuje na budování portfolia klíčových zákazníků a při jejich hledání vychází ze stávajících výrobních balíků. Kromě přípravy koncepce výroby a jejího rozvoje, na které pracoval společně s firmou UAT, dostal Sandvik Coromant za úkol připravit balík nástrojů, který by přispěl ke

Coromant v jihovýchodní zlepšení produktivity výroby a Asii. „Díky tomu docházelo zároveň optimalizoval náklady. při výrobě prvních výrobků k Balík měl obsahovat nástroje minimálním prostojům a určené k obrábění součástek z výroba běžela tak, jak má.” různých materiálů, jako je titan, Sandvik Coromant poskytl korozivzdorná ocel a hliník. firmě UAT tým, skládající se z Rovněž bylo potřeba prověřit hlavního technika, odborníka stávající řešení obrábění na investice do strojů a důležitých leteckých součástek nástrojů a inženýra se a navrhnout nová. zaměřením na zlepšování Příprava nebyla jednoduchá. produktivity. „Důkladně jsme prodiskutoPulkit Datta, manažer pro „Lze říci, že úspěch celého vali obrábění veškerých tvarů výrobu pro letecký průmysl, projektu spočíval na naší součástek, dohodli se na optima- Sandvik Coromant schopnosti porozumět cílům lizovaných výrobních postupech firmy UAT a především na tom, že jsme a programování i na výrobě speciálních dostali možnost se na něm podílet od samého nástrojů,” říká Pulkit Datta, manažer pro začátku,” uzavírá Pulkit. n výrobu pro letecký průmysl z firmy Sandvik metalworking world  

27

technologie text: turkka kulmala

Úkol: Technologie CAx a CNC zajišťují automatickou výrobu, ale nejsou vybaveny pro efektivní přenos dat týkajících se řezných nástrojů.

Řešení: Norma ISO 13399 přináší jednotnou formu záznamu a přenosu informací o řezných nástrojích.

Knihovna nástrojů se stává standardem Představte si dokonalou továrnu: Na jednom konci obdržíte veškeré údaje o výrobku, informace, nástroje a materiály se bezchybně poskládají dohromady, a na druhém konci se vynoří hotový výrobek. Naivní představa? Možná, ale nová knihovna nástrojů, která vychází z mezinárodně platné normy, tento ideál přibližuje skutečnosti. Norma ISO 13399 – ve skutečnosti vlastně skupina norem – definuje společnou informační platformu pro přenos a komunikaci dat o řezných nástrojích mezi různými výrobními systémy. Tok informací z CAD prostředí do CAM a CNC systemů v tovární hale je poměrně plynulý a dobře sjednocený. Co se týče řezných nástrojů, je situace jiná. Informace o nástrojích, jako jsou například rozměry a geometrie, kombinace VBD a držáků a CAD modelů jsou již dlouho dostupné v elektronické podobě, ale pouze ve specifických patentovaných formátech. Většina výrobců používá nástroje od

28 

metalworking world

Nová norma ISO přináší jednotný model pro zápis a výměnu údajů o řezných nástrojích.

různých dodavatelů a proto dosud musela pracovat i s několika vzájemně nekomunikujícími softwarovými systémy. A protože přímá komunikace mezi těmito systémy a systémem CAM byla nedostačující, snadný přenos údajů o řezných nástrojích do CNC obráběcích strojů byl prakticky nemožný. Kvůli těmto problémům se výrobci až dosud zdráhali používat i ty funkce knihovny nástrojů, které bylo možné využít v systému CAM.

Je jasné, že v komunikaci, či jejím nedostatku se nalézá nevyužitý prostor pro zlepšení produktivity výroby. Podle dodavatelů systému CAM může automatický přenos údajů o nástrojích do systému CNC zvýšit produktivitu výrobního procesu až o padesát procent. Výrobci si jsou těchto rezerv vědomi a snaží se najít řešení. Během chicagského mezinárodního veletrhu, Chicago International Manufacturing Technology Show 2010 (IMTS), který se konal v září, projevila celá řada velkých i malých výrobních podniků zájem o služby, které nabízí knihovna nástrojů společnosti Sandvik Coromant. Trh pro digitální informace o řezných nástrojích zde skutečně je a popotávka roste. A právě tady nabízí norma ISO 13399 řešení (viz sloupek). Všechny údaje o nástrojích ve standardním formátu zanesené výrobcem bude zákazník moci používat v systému CAx, pro organizaci nástrojů a v CNC systémech. Personál z výdejny nástrojů obdrží informa-

ce o nástrojovém systému, který je třeba sestavit, včetně požadovaných VBD, držáků a adaptérů. Z výdejny se nástrojová sestava přemístí na obráběcí stroj, v němž obsluha opět nalezne všechna data. Po dokončení práce obsluha stroje podnikne všechny nutné úpravy a upravená data zašle zpět do výdejny a do ostatních systémů. Zásadním požadavkem jsou kvalitní informace. Například, všechny

rozměry nástroje uvedené výrobcem se nesmí v průběhu přípravy až do doby, kdy se dostanou do obráběcího stroje, změnit. Další výhodou normy ISO 13399 je schopnost pracovat s daty nástrojů. ISO 13399 nabízí relativně jednoduchý přenos jakýchkoli informací týkající se řezných nástrojů. Velké možnosti nabízející lepší produktivitu se však skrývají v náročnějších operacích, jako jsou simulace obrábění a optimalizace výrobních procesů.n

Praktické řešení

Nová norma dělí řezné nástroje do čtyř hlavních skupin:

ISO 13399 Série norem ISO 13399, nazvaná “Zápis a výměna informací o řezných nástrojích”, představuje jednotnou formu pro záznam a přenos údajů o řezných nástrojích. Vymezuje vztahy mezi informacemi o jednotlivých nástrojích a definuje principy jejich přenosu. Podle normy ISO 13399 byla vytvořena veřejně dostupná počítačová platforma. Jejím cílem je umožnit všem uživatelům vytvářet a/nebo nalézat informace bez detailních znalostí ISO 13399. Na jejím vzniku se podílel tým odborníků z firem Ferroday Ltd, Kennametal Inc, Sandvik Coromant (vedoucí projektu) a z Královského Technického Institutu ve Švédsku.n

Nástrojové jednotky.

Držáky nebo těla nástrojů, které upínají řezné jednotky. Řezné jednotky. VBD nebo břity, které ubírají materiál přímo ze součástky.

MOntážní jednotky.

Součástky nutné pro montáže nástrojů, jako například, šrouby či podložky.

Adaptéry. Například nástavce nebo redukce, které zajišťují spojení mezi nástrojem a obráběcím strojem.

Shrnutí Knihovna nástrojů vychází z mezinárodně platné normy ISO 13399 a nabízí podstatné zvýšení produktivity tím, že efektivně spojuje systémy CAx a CNC. Norma umožňuje otevřený přenos informací mezi patentovanými systémy řízení nástrojů a systémy CAx a CNC. n

metalworking world  

29

text: Henrik ek, geoff mortimore foto: martin adolfsson

Co je velké, to je hezké Milwaukee, Wisconsin, USA. Vypadá to jako kříženec tanku, traktoru a jeřábu. Když se poptávka po obrovském elektrickém rypadle během dvou let více než zdvojnásobila, firma Bucyrus začala mít s rozměrností problém.

nnn  V knize Alenka v říši divů od Lewise Carrolla se hrdinka napije z láhve a vzápětí se zmenší do miniaturní podoby. Stejný pocit máte, ocitnete-li se před elektrickým těžebním rypadlem v hlavní továrně amerického výrobce Bucyrus jižně od Milwaukee ve státě Wisconsin. Podívejme se na věc ve správném měřítku. Stroj váží téměř 1 400 tun – tolik, kolik váží asi pět dvoupatrových Airbusů 380. Lžíce pro nabírání horniny měří při natažení až osmnáct metrů, což je výška sedmipatrové budovy, a má objemovou kapacitu 120 tun, což odpovídá dvěma naloženým nákladním vozům. Tady platí, co je velké, to je hezké. Od svého založení v roce 1880 v Ohiu podniká firma Bucyrus ve velkém ve všech významech tohoto slova. Téměř všechny součástky pro různé modely těžebních systémů, jako jsou hřídele, převody, výstředníky, řemenice a rámy, se vyrábějí v její hlavní továrně. Při procházce továrním areálem se setkáváme s celou paletou obrovských ocelových součástek, které nezkušené oko ne vždy dokáže rozeznat. Jednou z největších součástek je gigantická točna, obrovské převodové kolo, které je vodorovně uloženo pod ramenem lžíce a pomocí kterého se lžíce otáčí. „Jedná se o naši největší součástku, jednu ze tří, kterou bylo potřeba začít obrábět efektivněji,” říká John Matysiak, inženýr výroby ve firmě Bucyrus. Když se řekne elektrické těžební rypadlo, musíte si 30 

metalworking world

John Matysiak, inženýr výroby ve firmě Bucyrus.

představit opravdu obrovské rozměry. Jediná součástka takového stroje může měřit až 5,5 metru v průměru. Lžíci rypadla pohání elektrický motor, jedna z mála součástek, které se v továrně firmy nevyrábějí. Rypadlo pracuje stejně dobře v horku australských povrchových dolů pro těžbu zlata a mědi, jako v mrazivém podnebí severní Kanady. Kvůli obrovským rozměrům stroje však není snadné součástky převážet. „Některé součástky váží až 110 000 kilogramů,” vysvětluje Matysiak. „To znamená, že není možné zákazníkovi stroj dopravit vcelku. Některé části lze sice smontovat u nás v továrně, ale některé doly se nacházejí hodně daleko odsud, a tam proto musíme stroje dodat po částech.” Jen výroba a montáž tří největších součástek si vyžádala několik kroků v různých částech továrního komplexu. „Součástky jsme při výrobě museli několikrát přemisťovat,” říká Matysiak. „Soustružilo se na jednom místě, pak se pomocí jeřábu součástka přemístila na nákladní vagón - v areálu továrny máme železnici - a odvezla se na další stanoviště, kde se obrábělo ozubení. V některých případech součástka před dokončením nacestovala i několik kilometrů.” Problematickou logistiku odhalila studie, která naznačovala, že by v budoucnosti mohlo dojít k zahlcení výrobní kapacity. V roce 2005 firma Bucyrus oznámila první fázi mnohamilionové investice do rozšíření

Zblízka založena: 1880 ve městě Bucyrus v Ohiu vlastník: V roce 2010 se spojila s firmou Caterpillar. Předmět podnikání: Výroba povrchového a podzemního těžebního zařízení Hlavní výrobky: Lanové exkavátory, elektrická těžní rypadla, vrtáky pro vrtání děr do hornin pro ukládání výbušnin počet zaměstnanců: 10000 Obrat (2009): 2,65 miliard dolarů.

Jedna součástka může mít až 5,5 metru v průměru a její hmotnost může přesáhnout 100 000  kilogramů.

metalworking world  

9

technické Informace

Podnikání ve velkém

Firma Bucyrus potřebovala rychle rozšířit výrobní kapacitu. Měla jedinou šanci: investovat do nového a účinného obráběcího centra. Cíl byl jasný. Studie ukázala, že nejslabším místem výrobního procesu bylo soustružení. Firma potřebovala nové obráběcí centrum a zároveň chtěla: • Snížit náklady na obrábění součástek • Stroj, který by omezil přemisťování velkých součástek po výrobním areálu • Stroj, který by byl vhodný pro obrábění velkých součástek. „Výrobců obráběcích strojů, kteří by dokázali vyhovět všem našim požadavkům, nebylo mnoho,” vysvětluje John Matysiak, inženýr výroby ve firmě Bucyrus. Italský výrobce obráběcích strojů Pietro Carnaghi to dokázal. Ve stejné době firma Bucyrus vybírala nástroje a hned na začátku požádala zástupce společnosti Sandvik Coromant, aby jí pomohli nalézt nejúčinnější řešení. „Nikdy před tím jsme s firmou Sandvik Coromant nepracovali, ale věděli jsme, že co se soustružení týče, mají velice dobré zkušenosti,” říká Matysiak. Zakázka pro firmu Pietro Carnaghi obsahovala přípravu pro tři hlavní součástky: točnu, která umožňuje otáčení Lyle Schmaus, obchod- těla lžíce; buben, jehož ní zástupce společnos- součástí je kabel pro lžíci; ti Sandvik Coromant. a převod pro buben, který bubnem otáčí. Obráběcí stroj byl vybaven upínacím systémem Coromant Capto C8 od společnosti Sandvik Coromant pro všechny OD a ID nožové držáky. Italská pobočka Sandvik Coromant Italy připravila návrh výroby, časový rozvrh výrobního procesu a seznam nástrojů. Firma Bucyrus obdržela všechny tyto informace od firmy Pietro Carnaghi a požádala pobočku Sandvik Coromant USA o názor. Na přípravě výrobního procesu a volbě nástrojů se

32 

metalworking world

Sandvik Coromant USA podílel jako prostředník mezi firmou Pietro Carnaghi, společností Sandvik Coromant Italy a firmou Bucyrus. Na spolupráci se podílela také skupina Sandvik Coromant US z města Pontiac v americkém státě Michigan. Konečný seznam nástrojů, mezi něž nakonec patřil upínací systém Coromant Capto C8, vrtáky CoroDrill 880, vyvrtávací tyče Duobore a CoroBore a celá řada fréz, odsouhlasil zákazník i výrobce obráběcího stroje Pietro Carnaghi. Když stroj dorazil na místo poskytovala pobočka Sandvik Coromant USA firmám Pietro Carnaghi a Bucyrus nepřetržitou technickou podporu během všech požadovaných testů. Některé nástroje, VBD, geometrie a postupy bylo potřeba změnit přímo v továrně, aby se dosáhlo včasného plnění plánu. „Lidé z firmy Pietro Carnaghi viděli pouze dvojrozměrné výkresy součástek. A někdy je skutečně potřeba vidět součástku v reálu, abyste opravdu pochopili, jak je třeba ji obrábět,” říká Lyle Schmaus, obchodní zástupce firmy Sandvik Coromant. „Lyle a Sandvik Coromant s námi pracovali na přípravě od samého začátku a v první fázi zde skutečně byli každý den,” říká Matysiak. „Lyle tu s námi strávil pět týdnů.” Obráběcí stroj od firmy Pietro Carnaghi byl do továrny přivezen v roce 2009 a v polovině roku 2010 byl plně uveden do provozu. „Výroba na něm téměř převyšuje jeho kapacitu,” usmívá se programátor Neil Cramer. „Pracuje tak dobře, že technici na něj začali přesouvat veškerou výrobu, nejen původní tři součástky.” Čísla mluví za vše a podle nich to vypadá, že se firma Bucyrus rozhodla správně. Matysiak dodává: „Naším cílem bylo snížit náklady o dvacet pět procent. Dnes jsme v průměru na čtyřiačtyřiceti, což je fantastické. Dobu přesunu součástek jsme zkrátili o šedesát šest procent a čas přípravného procesu o devatenáct procent. A to odpovídá mnoha a mnoha pracovním dnům.” n

Obsluha stroje Jason J Reynolds z firmy Bucyrus připravuje točnu pro další obrábění.

metalworking world  

33

Pětimetrový stroj Pietro Carnaghi umí soustružit, vrtat, vyvrtávat, obrábět závity a frézovat na jedno upnutí.

ÚKOL VE ZKRATCE:

Vyrovnat se s výrazně rostoucí poptávkou po elektrických těžebních rypadlech a se zahlcením výrobní kapacity v případě tří součástek.

Ložiska točny umožňují otáčení elektrické lžíce rypadla.

ŘEŠENÍ:

„Původně jsme vyráběli deset kusů ročně. Bylo nám řečeno, že během dvou let se poptávka zvýší až na dvacet čtyři kusů ročně. ” John Matysiak, inženýr výroby ve firmě Bucyrus.

výrobního areálu v Milwaukee. Jednala z přesvědčení, že poptávka po elektrických těžebních rypadlech bude výrazně stoupat, kvůli rostoucí poptávce po uhlí, mědi, železu, ropných píscích a dalších surovinách. „Původně jsme vyráběli osm až deset kusů rypadel ročně,” říká Matysiak. „Bylo nám řečeno, že během následujících dvou let se poptávka vyšplhá až na dvacet čtyři kusů ročně.” Současná kapacita pro výrobu elektrických rypadel je něco přes třicet kusů ročně. Kromě nich Bucyrus vyrábí vrtáky, které se používají pro vyvrtání děr do tvrdších kamenných hornin a ukládání výbušnin. Čas od času vyrábí také lanové exkavátory, obrovské, jeřábu podobné vlečné lopaty. Poptávka po výrobcích skutečně začala stoupat a brzy bylo jasné, že dosavadní výrobní 34 

metalworking world

proces není dostatečně rychlý. aby ji byl schopen uspokojit. Firma se zaměřila na výrobu tří klíčových součástek – točny, bubnu rypadla a převodu bubnu rypadla – tři obrovské součástky, jejichž výroba se zpomalovala jejich přemisťováním na různá místa. Firma Bucyrus přišla na to, že tyto problémy pomůže vyřešit dvoustojanový, pětimetrový stroj 200 HP VTC od italského výrobce Pietro Carnaghi, na kterém lze soustružit, vrtat, vyvrtávat, vyrábět závity a frézovat na jedno upnutí. Okamžitě se snížil počet upínání nutných k obrobení všech tří součástek a výrazně se uspořil čas i peníze. Sandvik Coromant dostal za úkol, na němž se podílely jak italský tak americký Sandvik Coromant (viz sloupek), vybrat pro výrobu na novém stroji vhodné nástroje.

Sandvik Coromant dostal za úkol nalézt pro obráběcí stroj vhodné nástroje pro soustružení, frézování, vrtání, vyvrtávání, a výrobu závitů v těchto součástkách. Obrábělo se na dvoustojanovém, pětimetrovém obráběcím centru 200 HP VTC od firmy Pietro Carnaghi.

Výsledek: Na novém stroji se snížil počet upínání u všech součástek a to vedlo k výrazným finančním úsporám, ale i k úsporám v čase přípravného procesu ve výši devatenácti procent, což odpovídá řadě dnů. n

Firmě Bucyrus se podle Matysiaka také podařilo zkrátit proces přípravy výroby. Dalších úspor se dosáhlo zkrácením čekání na uvolnění kapacity, snížením nákladů na přemisťování, ale i lepší kvalitou výrobků. Sandvik Coromant spolupracoval s firmou Bucyrus na novém projektu hned od začátku poprvé a úspěšně tak odstartoval kampaň „Hned od začátku” v mezinárodním měřítku, kdy do projektu zapojil různé závody společnosti Sandvik Coromant ve dvou zemích. n

technologie text: turkka kulmala

Úkol: Co dělat, pokud nástroje ze slinutého karbidu nepodávají při obrábění žáruvzdorných superslitin požadovaný výkon?

řešení: Keramické VBD jsou při správném použití vysoce účinnou alternativou.

Keramika to ráda horké VBD ze sialnové a whiskerové keramiky

dokážou účinně nahradit karbidové VBD při obrábění žáruvzdorných superslitin (HRSA). Podskupinou HRSA jsou slitiny Inconel, které se běžně používají pro výrobu součástek, které jsou vystaveny vysokým teplotám, jako jsou například součástky leteckých motorů a součástky používané v energetice. Dalším odvětvím, ve kterém se HRSA používají stále častěji, jsou ropný a plynárenský průmysl. Keramika je vysoce odolná proti teplu a vyznačuje se nízkou reaktivitou s materiálem součástky; její nevýhodou je v porovnání se slinutým karbidem malá houževnatost. Proto je zapotřebí zajistit plynulý proces obrábění s minimálními vibracemi. Vyložení nástroje by mělo být krátké, vstup a výstup z materiálu plynulý a při frézování by se keramika neměla používat k řezání plných drážek.

Při soustružení a frézování keramickými VBD se ukázalo několik rozdílů. Nejvyšší možná řezná rychlost při soustružení je asi 300 m/min, zatímco fréza je schopna obrábět řeznou rychlostí až 1000 m/min. Při soustružení keramickými VBD je zapotřebí nepřetržitý přívod velkého množství chladiva, ale frézovat lze i bez přívodu chladiva. Pro soustružení i pro frézování jsou optimální kruhové VBD a doporučuje se malá hloubka řezu. Při frézování keramickými VBD se všeobecně doporučuje poměrně malý posuv (0,05–0,08 mm/zub) na rozdíl od VBD ze slinutého karbidu, které jsou schopny obrábět při velmi velkých posuvech. Vznik vysokých teplot v oblasti řezu zvyšuje řezné podmínky a umožňuje účinný odvod malých rozžhavených třísek. n

Pevné keramické destičky

VBD firmy Sandvik Coromant CC6060 a CC6065 z materiálu Sialon a VBD CC670 z whiskerové keramiky doplňují nabídku keramických destiček pro soustružení i frézování. Více naleznete na www.coromant.sandvik.com.

případová studie: Součástka z materiálu Inconel

VBD:

Sandvik Coromant RNGN 12 07 00-E

Konkurence, fréza s vysokou rychlostí posuvu Konkurence, karbidová VBD

Řezná rychlost vc (m/min):

800

38

Posuv na zub fz (mm):

0.13

0.71

posuv stolu vf (mm/min):

2000

600

hloubka řezu ap (mm):

1.5

0.7

Nástroj:

Sandvik Coromant S-R120R-051C6-12X4

shrnutí Při optimálních postupech nabízí vysoká řezná rychlost keramických VBD při obrábění žáruvzdorných superslitin podstatně vyšší úběr materiálu. n

Výsledky:

Ročně se uspoří čtyřicet dva hodin výrobního času a produktivita výroby se zvýšila o 469 procent.

Vysoká teplota usnadňuje odvod rozžhavených třísek.

metalworking world  

35

Výhledy

Rekord v cestě na jižní pól prolomen Řešení. Tým pod britským vedením podnikl jako první cestu k jižnímu pólu Antarktidy a zpět. Andrew Regan stál v čele jedenáctičlenného týmu, který na konci listopadu využil během dvacetidenní cesty z ledovce Union dvě „vesmírná“ vozidla včetně jednomístného „ledovozu“ s bio pohonem (Bio-Inspired Ice Vehicle, BIV). Když expedice dosáhla jižního pólu, vydala se po svých stopách zpět k ledovci. Cesta, kterou ujeli, byla dlouhá čtyři tisíce kilometrů a trvala téměř měsíc. Účastníci expedice se vrátili zpět na základnu 17. prosince. n MOON REGAN TRANSANTARCTIC EXPEDITION

Věděli jste,

Deutsche Messe

42287

megawattů odpovídá celkovému výkonu čínských větrných elektráren v roce 2010, čímž se Čína stala světovou jedničkou a nechala za sebou Spojené Státy (40180 MW). Zdroj: Global Wind Energy Council

Obrábění kompozitních materiálů je složité i náročné. Zároveň však má obrovský potenciál. V novém blogu www.compositemachining.org se můžete podělit o své zkušenosti a řešení.

Zaostřeno na EMO appleuzr

přidejte se do diskuze o kompozitech!

A jede se dál veletrh. Dvanáctý Čínský mezinárodní strojírenský veletrh (CIMT) v Pekingu poskytl společnosti Sandvik Coromant vynikající příležitost představit veřejnosti nejnovější technologie a služby. V tomto roce byl stánek, tzv. Chytrý uzel (Smart Hub), dosud největší v historii firmy v Číně. Stánek byl modelem čínského města, v němž se mísí tradiční architektura s moderními věžáky. Ve třech hlavních věžácích se návštěvníci mohli seznámit s novinkami pro frézování ozubení, pro výrobu leteckých součástek a pro energetiku, a v jiných částech města se firma věnovala výrobě pro automobilový průmysl a obrábění tvrdých materiálů (HPM). Kromě klasické výstavy výrobků se stánek zaměřil na poskytování informací o službách, jako jsou například Knihovna nástrojů CTLS (Coromant Tool Library Services) a školicí programy od Akademie Sandvik Coromant.  n

36 

metalworking world

emo. Veletrh EMO Hannover je největším strojírenským veletrhem. V tomto roce na něm firma Sandvik Coromant představí nejnovější řešení pro frézování ozubení a obrábění tvrdých materiálů (HPM). n

veletrhy 2011

…že nejvyšší větrná turbína na světě je stošedesátimetrová turbína Laasow, která stojí v německém Brandenburgu?

ilustrace: Hypergon, danleap

Květen

Září

Říjen

metalloobrabotka

emo

23. – 27. května Moskva, Rusko

19. – 24. září Hannover, Německo

toolex 2011

Červen

sUBCONTRACTING TRADE FAIR

Canadian Manufacturing

13. – 15. září Tampere, Finsko

17. – 20. října Toronto, Kanada

itm polska

14. – 17. června Poznaň, Polsko paris air show

20. – 26. června Paříž, Francie

Intl technical fair

26. září – 1. října Plovdiv, Bulharsko

5. – 7. října Sosnowiec, Polsko

technology show

foto: James King-Holmes

ilustrace: Richard Baird, Gypsy Bytes, bubaone

Nobelův superhrdina

Nekonvenčně. Nositelé Nobelovy ceny bývají málokdy spojováni se superhrdiny, jako je Spiderman, či s levitací žab, ale Andre Geim, který získal tuto cenu za fyziku v roce 2010, je zkrátka ve svém výzkumu nekonvenční. grafen Andre Geim získal Nobelovu cenu ve fyzice za vývoj grafenu, nejtenčího a zároveň nejpevnějšího a nejtvrdšího materiálu na světě. Materiál lze využít v různých oblastech a má ještě lepší vlastnosti než silikon. Bylo by jej možné využít například v kompozitních materiálech pro výrobu leteckých součástek i v automobilové výrobě, ale také při výrobě počítačů, solárních panelů a tabletů.

žáby Nekonvenční přístup k výzkumu přinesl Geimovi v roce 2000 i alternativní ocenění, tzv. Ig Nobelovu cenu ve fyzice, za magnetickou levitaci žab.

lepicí páska gecko Geim pracoval na vývoji superpevné lepící pásky „Gecko” (gekon). Očekává se, že jednou tato páska umožní lidem slézat zdi jako Spiderman.

Geimova lepicí páska Gecko by mohla Spidermanovi pořádně zavařit. se svolením Columbia Pictures

metalworking world  

37

Řešení text: GEOFF MORTIMORE ilustrace: kjell thorsson

ÚČINNÉ ŘEZÁNÍ DRÁŽEK Rostoucí poptávka po čisté a efektivnější výrobě elektrické energie zvyšuje požadavky na výrobu nových plynových a parních turbín, jejichž součásti se vyrábějí z vysoce legovaných slitin a dalších těžkoobrobitelných materiálů. K výrobě turbíny jsou zapotřebí stovky různých nástrojů. Mezi nejčastější a zároveň nejnáročnější operace patří výroba drážek. Jaké nástroje použít? Podívejte se.

Měsíce náročné práce Obrábění součástek obrovských parních turbín, jako jsou skříně, kola a hřídele je nesmírně náročné na čas i přesnost. Například výroba samotného hřídele může trvat měsíce, než se obrobí dvacet tun materiálu a vznikne finální sedmdesátitunový, deset metrů dlouhý výrobek o průměru dva metry. Výroba drážek je při výrobě parních turbín jednou z časově nejnáročnějších operací. Vyladěním tohoto procesu lze ušetřit i několik týdnů práce. n

38 

metalworking world

VBD CC6060 Vysoké teploty nevadí Keramika patří při obrábění součástí ze žáruvzdorných superslitin (např. kola plynové turbíny) mezi stále oblíbenější materiály. VBD CC6060 je první volbou a lze ji použít při pět- až šestkrát vyšších řezných rychlostech než běžně používané VBD ze slinutého karbidu.

Chcete se dozvědět více? Navštivte www.sandvik.coromant.com/power Tlumicí břity Bez vibrací Při dokončování hřídele, skříně či kola parní turbíny, nesmí docházet k žádným vibracím; jinak se zhatí měsíce práce. Proto společnost Sandvik Coromant vyvinula patentovaný tlumicí systém pro drážkování, při němž je nutné zamezit vibracím.

Kolo

Hřídel

CoroTurn SL a HP

Skříň

Řešení na míru

CoroCut Spolehlivě Nová geometrie utvařeče třísek –GM u VBD velikosti R a s šířkou patnáct milimetrů zajišťuje vynikající tvorbu a odvod třísek. Umožňuje výrobu hlubokých širokých drážek na jeden záběr bez nutnosti nástroj zastavit a vysouvat zpět, a přispívá tak ke zlepšení produktivity i bezpečnosti výroby drážek v obrovském, desetimetrovém hřídeli turbíny.

Pro výrobu různých typů drážek v hřídeli turbíny jsou obvykle zapotřebí speciální zapichovací nástroje. Díky modulárnímu systému CoroTurn SL lze dnes sestavit nástroj ze standardních součástí. Řezné nástroje SL lze objednat s vysokotlakým chlazením HP. Sestavte si vlastní nástrojový systém na www.tool-builder.com.

metalworking world  

39

Print n:o C-5000:550 CZE/01 © AB Sandvik Coromant 2011:2

Takové zuby potřebují úplně jiného zubního specialistu. Takového, který chápe význam konzistence kvality a přesnosti provedení. Takového, který je schopen zajistit produktivitu a hospodárnost, který s vámi bude úzce spolupracovat na optimalizaci nástrojových řešení. Takového, který klade důraz na následný servis s častými revizemi a podporu provázenou výměnou názorů na další užitečné změny. Takového, který nosí žlutý plášť. Jestliže se zabýváte výrobou ozubení, obraťte se na nás ještě dnes.

www.sandvik.coromant.com