Trojice modelů legendárního závodního typu Auto Union Type-C v měřítku 1:2 nestojí ve vstupní čísti nástrojárny v závodě Audi v Ingolstadtu náhodou. Jeden z vozů tu totiž vznikl na novém pracovišti, které se od roku 2016 zabývá takzvanou aditivní výrobou, tedy 3D tiskem, z kovů. Relativně malé pracoviště uvnitř, které připomíná (nadstandardně vybavenou) vysokoškolskou laboratoř, se tu snaží tuto metodu výroby rozvinout tak, aby v nedaleké budoucnosti dávala smysl i pro sériovou výrobu.
Zastánce eutanazie vytvořil sebevražedný přístroj Sarco. Jde vyrobit na 3D tiskárně |
„To, co tady děláme, neděláme jen proto, že bychom se s tím chtěli chlubit a využívat to k marketingovým účelům. Děláme věci, které mají reálný smysl a které budou našim zákazníkům skutečně sloužit,“ říká Martin Bock, který projekt 3D tisku z kovů na tomto pracovišti vede. Když jde o ty zákazníky – těmi jsou v současnosti různé další interní týmy v automobilce, případně výzkumné týmy i mimo ni.
Vozítko na Měsíc
Právě tady například vznikly součásti pro experimentální vozítko Audi Lunar Quattro, které si zahrálo malou roli ve snímku Vetřelec: Covenant. Tohle vozítko ale nevzniklo jen pro filmové účely: cílem je vyslat Lunar Quattro skutečně na Měsíc, kde má plnit různé průzkumné úkoly. Audi na projektu pracuje s týmem externích vědeckých pracovníků, kteří chtějí zvítězit v soutěži Google Lunar Xprize: jejím cílem je dostat „soukromé“ vozítko na měsíc, ujet s ním po jeho povrchu půl kilometru a odeslat HD videa a fotografie zpět na Zem. I díky 3D tisku má vozítko Lunar Quattro hmotnost jen 30 kilogramů a oproti prvním návrhům se ji povedlo právě díky novým metodám výroby součástí snížit o celých osm kilogramů.
Metoda aditivní výroby umožňuje vyrábět součásti takových tvarů, jaké běžnými výrobními postupy vyrobit nelze. Ostatně, to ukazuje třeba i složitě tvarované kolo Lunar Quattro, které pochází z jedné z tiskáren v Ingolstadtské laboratoři a které si tu můžeme prozkoumat: celé je z hliníkové slitiny, s níž tu pracují, je nesmírně lehoučké a má extrémně složitý tvar, který má vozítku dodat na prašném povrchu dobrou trakci při vysoké odolnosti samotného dílu.
Na několika kusech v různé fázi zpracování si pak můžeme názorně prohlédnout, jak je vlastně 3D tisk v současnosti z průmyslového hlediska komplikovaná věc. Kolo je vcelku velká součástka, průměr je tak 25 centimetrů, což znamená, že výroba v 3D tiskárně kovů zabere pár desítek hodin. Aby se navíc dalo kolo takto vůbec vyrobit, vyžaduje složitou soustavu podpěr, které se pak musejí ručně odstranit.
  |
Vedle čisté laboratoře se třemi mohutnými stroji, jež ukrývají soustavu laserů umožňující 3D tisk, je tak místnost, kde probíhají v podstatě dost „špinavé“ ruční práce. „Máme tu čtyři inženýry, kteří mají na starosti tvorbu součástí, a pak tři techniky, kteří se starají o chod strojů a právě ruční opracování výrobků,“ říká Martin Bock. Podpěry uvnitř kola zrovna nejsou moc dobře přístupné, a tak je jejich ruční odbroušení opravdu titěrná práce na dlouhé a dlouhé hodiny.
Hledání ekonomického smyslu
Tento kontrast mezi hi-tech stroji a „old-school“ ručním opracováním je až ohromující. A podle Bocka je samozřejmě pro sériovou výrobu nemyslitelný. „Cílem našeho programu je dosáhnout ekonomické smysluplnosti,“ vysvětluje Bock. Cest k ní je vlastně řada. V současnosti je třeba tisk velmi pomalý: proces funguje tak, že se na podložku nanese vrstva kovového prášku, laser roztaví patřičná místa, a tím vznikne jedna vrstva dílu. Podložka poté o 60 mikrometrů poklesne, stroj nanese druhou vrstvu prášku a pak opět „úřaduje“ laser.
Takhle to jde dokola dlouhé hodiny, než je součástka hotová. Pak se přebytečný kovový prášek vysaje a díl vyjme a opracuje. „V současnosti umíme vyrábět tempem asi 40 krychlových centimetrů za hodinu, naším cílem je ovšem tento objem navýšit desetinásobně, a to do roku 2025,“ popisuje jeden ze základů ekonomičnosti výroby Bock. Tímto tempem tu doposud vyrobili 3,5 tisíce součástek, což pro běžnou výrobu určitě nestačí.
Zrychlení samotného tisku lze dosáhnout například současným využitím více laserů v jednom pracovním stroji, optimalizací jejich výkonu nebo třeba laděním pracovní teploty. Dalším cílem je samozřejmě výsledné součásti opracovávat strojově. Zlevnění ale přinese i vývoj samotných strojů. „Lasery jsou dnes velmi drahou záležitostí, tyto tři stroje, které tu máme, stály dohromady asi tři miliony eur,“ vysvětluje Bock. A to je na objem výroby opravdu hodně. I proto se tu snaží také minimalizovat čas, po který stroje stojí.
Další cestou ke zlevnění má být konkurence na poli výrobců materiálů. „Do roku 2015 v podstatě existovali jen dva výrobci kovových prášků, se kterými tu pracujeme. Materiál je asi desetkrát draží než běžná ocel nebo hliník,“ říká Bock. V neposlední řadě se inženýři musejí také naučit využívat potenciál technologie – nejde jen o to navrhnout součást dobře funkční, ale také pokud možno snadněji vyrobitelnou.
Podle Bocka má i přes tato různá úskalí aditivní výroba z kovových materiálů velký potenciál. Kromě výroby prototypů může v budoucnu 3D tisk sloužit i pro výrobu komplikovaných součástí pro exkluzivní auta, jako je třeba sporťák R8. Anebo pro individualizaci některých dílů dle přání zákazníka i u velkosériových aut. „S aditivní výrobou také můžeme snížit počet součástek na voze, jelikož se dají vyrábět složitější díly, a není tak třeba spojovat více částí dohromady. To ušetří čas, peníze a sníží hmotnost, úspora může být i více než třetinová,“ komentuje výhody technologie Bock.
„Je tak možné, že v budoucnu nakoupíme více strojů a začneme s hromadnější výrobou. Pokud k tomu dojde, bude to čistě ekonomické rozhodnutí. Naším cílem je se efektivitou vyrovnat současným výrobním postupům,“ komentuje místní šéf možnost, že by auta z Ingolstadtu mohla už za několik let dostávat součástky velkosériově vyráběné aditivní metodou. Jisté to není, ale velmi pravděpodobné ano.
