V oblasti údržby 3D tisk výrazně usnadňuje přípravu široké škály pomůcek – od pomocných nástrojů až po funkční součásti a náhradní díly strojů. Pokud nejsou k dispozici potřebná data o tvaru výrobku přímo od výrobce, lze je získat buď vlastním modelováním na pracovišti konstruktéra, nebo zachycením skutečné předlohy přesným 3D skenováním. I tvarově složité díly jde připravit přímo na míru danému provozu a výrazně tak rozšířit dosavadní možnosti údržby. Díly navíc můžeme skladovat digitálně a vytisknout je až v případě potřeby – klidně ve vzdáleném závodě, kam putují už nachystaná data. Operátorovi tam stačí mít k ruce spolehlivou, profesionální 3D tiskárnu se zaručenou opakovatelností výroby.

Obr. 1: 3D tištěný řezný nástroj pro rychlejší údržbu turbín postupně vyvinuli konstruktéři z inovačního centra společnosti Siemens. Vytisknut byl z odolného kompozitu se vkládaným spojitým vláknem z uhlíku technologií Markforged.

Kromě plnohodnotných dílů se dnes s výhodou tisknou i prozatímní náhradní díly. Byť jsou z méně trvanlivých materiálů (například kompozity namísto kovů), nachystané levně, rychle a pod vlastní střechou dokážou udržet výrobní linku v chodu až do příchodu originálních součástek od výrobce stroje. Zabraňují tak velmi drahým prostojům. Trendem se stává také 3D tisk dílů k prevenci poškození strojů – od různých chráničů a dorazů přes mechanické pojistky až po odlehčující prvky – a pro zvýšení efektivity i bezpečnosti výrobního provozu.

„3D tisk se rozhodně vyplatí. Jak z hlediska nákladů na samotný vytištěný díl, tak z hlediska úspory strojních hodin. V případě poruchy výrobní linky jsme schopni vyrobit náhradní díly, takže prostoje jsou mnohem kratší a náklady nižší,“ připomněl Martin Stričko z farmaceutické společnosti Zentiva v nedávném průzkumu Profesionální 3D tisk ve střední Evropě.

Obr. 2: Náhradní, plně funkční díly lze vyrábět 3D tiskem až podle potřeby – bez nutnosti jejich skladování. Ukázka je z nasazení stolních 3D tiskáren Ultimaker v pivovaru Heineken, kde došlo ke snížení výrobních nákladů na každý podobný díl o 70–90 % a k celkovému zvýšení provozuschopnosti i bezpečnosti výrobní linky.

Požadavky určují výběr materiálu i technologie

Před výběrem a pořízením nové technologie 3D tisku je vhodné dobře zvážit požadavky na výrobky – na mechanickou odolnost, hrubost povrchu, rozměrovou přesnost, teplotní a chemickou odolnost, UV stabilitu a podobně. Důležitou roli hraje i uvažované množství výtis­ků. Ne každá technologie 3D tisku je zatím výhodná do sériové výro­by, případně je nezbytné ji vhodně škálovat. Třeba až do formátu tzv. tiskové farmy s desítkami centrálně spravovaných tiskáren.

Z ujasněných požadavků na výtisky plyne dosažitelnost a návratnost vhodné technologie. Z mnohaletých poznatků z českého a slovenského trhu víme, že při správném výběru se investice do aditivní výroby i v údržbě vrací překvapivě rychle – často už v řádu jednotek měsíců. Pokud si nejste jisti, kterou cestou se vydat, vyplatí se kontaktovat aplikačního inženýra 3D tisku. Dokáže totiž pomoci s výběrem materiálu i technologie a vyžádat si můžete také kalkulaci předpokládané návratnosti pro zvolený projekt.

Jak praktické je mít 3D tiskárny na dosah, potvrdil Jan Blepta ze společnosti Continental Automotive Czech Republic: „Co nás dnes napadne, můžeme zítra navrhnout – a díky 3D tisku okamžitě vyrobit. Nečekáme týdny na výrobu tradičním obráběním v nástrojárně. Můžeme vyzkoušet více variant v krátkém čase, rychle najdeme ideální tvar.“

Obr. 3: V jičínském provozu společnosti Continental Automotive Czech Republic řešili, jak předcházet špatnému založení dílu operátorem, což vedlo k haváriím CNC stroje a k poškození nástrojů. Každá taková havárie byla velmi nákladná – okolo 15 tisíc eur – a krajně nežádoucí z pohledu odstávky výroby. Řešením je přesná, na míru vytisknutá vložka (poka-joke) z odolného kompozitu Markforged Onyx.

3D tisk se vyplácí v údržbě i dále napříč průmyslem

Zavádění a rozšiřování 3D tisku v oblasti údržby i dnes naráží na řadu bariér. Mezi největší patří strach z neznámého. Velkou roli stále hraje správná volba materiálů a jejich kombinací pro zvolený účel. Prokázalo se však v praxi nesčetněkrát, že kombinace poučeného uživatele, spolehlivé 3D tiskárny, přístupného softwaru a kvalitních materiálů s odladěnými tiskovými profily nabízí rychlou cestu k úplně novým výrobním možnostem – a nemalou konkurenční výhodu.

„Hlavní výhodou pro nás je, že 3D tisk je rychlejší a levnější než jiné způsoby výroby. A v případě některých specifických složitých dílů je 3D tisk jedinou možností, jak je vůbec vyrobit. Výroba jiným způsobem je nepředstavitelná,“ shrnul zkušenosti z výroby v maďarské společnosti Technoplast Group Kft specialista Gábor Zai.

Obr. 4: Bezpečnostní západky vytištěné na míru na 3D tiskárně Ultimaker brání neúmyslnému zapnutí stroje během údržby v provozu pivovaru Heineken.

Různé 3D technologie se prakticky doplňují

Jako není jediný materiál, který by vyhověl všem požadavkům současně, není ani jediná technologie 3D tisku, která by z pohledu údržby zastala vše. Často lze vystačit s běžnými termoplasty a díly snadno vyrobitelnými na kvalitních stolních 3D tiskárnách (metoda FFF a oblíbená zařízení Ultimaker, BCN3D, Craftbot a další). I základní díly z běžných materiálů se v praxi mnohokrát překvapivě dobře osvědčily – dokážou rychle generovat velké úspory, bývají prvním krůčkem nasazení aditivní výroby v provozu.

S většími nároky na mechanické, tepelné, elektrostatické či chemické odolnosti se ke slovu dostávají pokročilejší technologie schopné zpracovávat náročnější (a mnohem odolnější) materiály. Za všechny jmenujme mechanicky odolné plastové kompozity se vkládanou spojitou výztuží z karbonu a dalších vláken (metoda CFF od Markforged) nebo překvapivě odolné ultra polymery (opět technologie FFF a značky jako MiniFactory, Intamsys a další), které vydrží třeba namáhání za nízkých i vysokých teplot.

Stále dostupnější 3D tisk z kovů už dokáže vyhovět i těm nejnáročnějším nárokům údržby kladeným na nástroje i náhradní díly. Jmenujme zde třeba tisk ze strun s kovovým plnivem a následným přesným sintrování v peci (metoda MFFF od Markforged) či laserové navařování z drátu (unikátní technologie Meltio) v 3D tiskárně, v CNC či rovnou na konci robotického ramene.

Výběr technologií aditivní výroby je velmi široký a není snad měsíce, aby se neobjevila metoda nová. Stále platí, že promyšlený výběr technologie – na zcela konkrétní projekt – zpravidla přináší také rychlou návratnost investice. Různé technologie a materiály jde s výhodou kombinovat a 3D tisk škálovat podle aktuálních potřeb údržby.

Tomáš Vít Autor článku je konzultantem společnosti 3Dwiser.com.