Letos se vývojová a výzkumná centra Siemensu v Česku zvětšily o zhruba 25 procent a do budoucna plánuje další růst. Od září také odstartuje novou náborovou kampaň a hodlá aktivity v tuzemsku rozšiřovat. Nové příležitosti přináší 3D tisk a s ním spojené technologie, říká ředitel Výzkumného a vývojového centra Siemens Česká republika Vladimír Kulla.
Německý mateřský holding nedávno převzal společnost Material Solutions z Británie a nyní poprvé použil 3D tisk na výrobu komponentu do svých turbín. Jak web Euro.cz informoval, první turbína s 3D vytištěnou součástí se nyní používá v provozu v brněnské elektrárně.
Siemens ohlásil investice do 3D tisku. Stává se z takzvané aditivní výroby jedna z klíčových oblastí zájmu Siemensu?
První 3D tiskárny jsme začali v Siemens používat nejdříve ve výzkumu, tak 20 let zpátky, a to zejména k výrobě takzvaných rapid-prototypů. Cena jedné 3D tiskárny tehdy byla blízko ceně menšího rodinného domu. Nicméně od začátku bylo našim cílem využít tyto technologie nejenom ve vývoji a výzkumu, ale až budou dostatečně pokročilé, i ve vlastní výrobě. Musíme si uvědomit, že Siemens je globální výrobní firma, která si v drtivé většině vyrábí svoje výrobky sama ve vlastních továrnách. Abychom mohli nabízet stále lepší produkty, musíme také hledat další cesty jak zlepšovat výrobní proces, neustále zvyšovat kvalitu a efektivitu. Jednou z cest je 3D tisk neboli aditivní výroba, jak se tomu odborně říká. Aditivní výroba je pro Siemens do budoucna klíčová oblast, nicméně našim cílem není vyrábět 3D tiskárny, nýbrž využívat nejmodernější technologie aditivní výroby ve vlastní výrobě produktů.
Jak byste metodu výroby a oprav 3D tiskem z kovového písečku popsal laikovi?
Jsou různé technologie aditivní výroby a dále se zdokonalují. Nejjednodušeji to lze popsat na principu sintrování, tedy spékání kovového prášku laserem. Dejme tomu, že bychom si chtěli vyrobit model Eiffelovy věže dle digitálního 3D modelu v počítači. Představme si, že do nějaké nádoby o velikosti krabice od bot nasypeme kovový prášek, strčíme ji do 3D tiskárny, kde je uvnitř po stranách umístěno několik laserů. Počítač během tisku ovládá tyto lasery tak, aby se v místě, kde má být dle 3D modelu něco vytištěno, protnuly uvnitř nádoby s práškem paprsky laserů. Když se paprsky protnou, zvýší se teplota a dojde k natavení malého množství kovového prášku v nádobě. Ten se spojí do kovu. Kousek po kousku, zrníčko po zrníčku tak lasery natavují prášek v místech, kde má vzniknout Eiffelova věž. Po skončení se nádoba vytáhne a nechá se vychladnout. Zbylý prášek se vysype a dostaneme vytištěnou Eiffelovou věž z kovového prášku. Výběrem vhodného prášku z hlediska materiálu vybíráme i výsledné vlastnosti.
Proč byla první 3D vytištěná část použita právě ve výrobě turbín?
Určitě nebyla prvním výrobkem a už máme výrobky, kde se aditivní technologie používají delší dobu. Většinou se jednalo o menší díly, které nejsou vystaveny takovému namáhaní. Technologie nicméně stále postupují a dospěly tak daleko, že je můžeme využít i v tak náročném nasazení, jako je turbína. V tomto konkrétním případě se jednalo o směšovací hlavice hořáků. Obecně vzhledem k ceně aditivní výroby, která není úplně nízká, času nutnému pro výrobu a ceně komponent turbíny, je právě tato oblast docela vhodná k nasazení aditivní výroby. Zde samozřejmě naše snaha nekončí. Do budoucna plánujeme maximálně využít potenciál aditivní výroby a zlepšit vlastnosti nebo konstrukci některých dílů turbín tam, kde se dnešní technologie dostávají na hranici výrobních nebo fyzikálních možností.
Jak vypadá rozvoj 3D tisku v České republice? Spolupracujete s dalšími firmami?
V České republice započala digitalizace našich továren dle konceptu Průmysl 4.0. Kromě menších 3D tiskáren, které používáme již řadu let, je v rámci tohoto konceptu plánováno i postupné zavedení aditivní výroby přímo do závodů. Spolupracujeme ve vývoji s několika vysokými školami například ČVUT a také máme několik českých firem, které pro nás díly aditivní metodou vyrábějí.
Proč má aditivní výroba budoucnost?
Jako kluk jsem četl jeden sci-fi román, kde autor popisoval, jak si pokročilá mimozemská rasa tiskne různé části raket přímo ve své kosmické lodi. Tehdy jsem si říkal, že je to nemožné, a koukněte dnes. Jsme na cestě, která se sice pomalu, ale jistě blíží k tomu, co román popisoval. Mnoho lidí si neuvědomuje, že aditivní výroba není jenom v tom vytisknout si nějaký komponent nebo výrobek. Nepřímo nás nutí kompletně změnit myšlení – od návrhu až po systém výroby a logistiku včetně toho, jak dnes vyrábíme na konvenčních strojích. Dnes máme často digitální data pro moderní obráběcí stroje, ale v principu stroj často nemá digitální model výrobku, čili postup pro konkrétní stroj, aby věděl, jak optimálně například obrobit kus hliníku do podoby bloku motoru do auta. V budoucnosti budeme mít digitální model motoru a ten bude sám vědět, z čeho se skládá, jak se má vyrobit, jak digitálně simulovat. Takhle vznikne digitální dvojče a aditivní technologie budou první, které budou z toho maximálně profitovat, protože bude daleko jednodušší něco vyrobit.
V čem je rozdíl oproti jiným pokrokovým technologiím jako třeba strojírenský soustruh?
Unikátní na aditivní technologii je hlavně to, že až budeme mít všechno digitální, tak půjde mnoho věcí lokálně vyrobit nebo opravit přímo v místě. Dnes probíhá vývoj úplně nových dílů, které jsou od začátku navržené tak, aby maximálně využívaly možnosti aditivní výroby. Jako příklad použiji lopatku turbíny: aditivní výroba nám umožní udělat vnitřek lopatky v podobě nějaké struktury, například včelí plástve nebo jiné pokročilé struktury, přičemž lopatka bude současně lehčí, pevnější, pružnější a s větší účinností. Něčeho podobného nelze často běžnou technologií vůbec dosáhnout nebo vyrobit. Tedy aditivní výroba přinese i úplně nové konstrukční možnosti.
Může se stát, že 3D tisk zcela vytěsní jiné výrobní technologie?
Nelze si myslet, že aditivní technologie nahradí stávající stroje a zůstanou jen 3D tiskárny. Stále budou existovat věci, které lze efektivněji a daleko levněji vyrobit konvenčními stroji. Vedle toho ale vzniknou nové hybridní stroje, které zkombinují stávající obráběcí technologie s těmi aditivními v rámci jednoho stroje. To otevře další možnosti pro nasazení takových strojů ve výrobě a maximálního využití výhod obou technologií. Právě s tím počítá koncept digitalizace a Průmyslu 4.0.
Kde všude by se mohla metoda využít?
Aditivní výroba se dá použít prakticky všude, kde je potřeba vyrobit nějaké nové výrobky nebo díly. Další možností je oprava stávajících dílů – například na hřídel se nanese nový chybějící nebo poškozený materiál. Jako zajímavá možnost se jeví také mobilní opravy, tedy mít 3D tiskárnu v autě a tisknout náhradní díly přímo na místě poruchy. V současnosti však existuje několik limitů, které se sice neustále postupně odstraňují, ale je potřeba vzít je v úvahu. První je limitující velikost dílů, které lze vyrobit. 3D tiskárny zatím neumějí tisknout opravdu velké díly, například hřídel pro turbínu. Dále je limitující materiál, ze kterého se dnes vyrábí. Dnešní 3D tiskárny sice umějí tisknout z mnoha druhů plastů a kovových prášků různých kovů, nicméně stále existují materiály, které nelze z různých důvodů pro výrobu 3D tiskárnou použít.
Kde už Siemens 3D tisk využívá?
Samozřejmě využíváme aditivní výrobu ve vývoji a výzkumu pro výrobu prototypů. Další oblastí je zdokonalování a digitalizace výroby. Zde začínáme nasazovat aditivní technologii všude tam, kde přinese pozitivní efekt v kvalitě, efektivitě nebo ceně výroby. V neposlední řadě je to pak vývoj úplně nových dílů a produktů, kde již od začátku plánujeme aditivní výrobu – můžeme výslednému výrobku dát některé nové vlastnosti, které nám umožnuje aditivní technologie. U nových řešení jsou obrovské možností například v oblasti hmotnosti, pružnosti lopatek turbín nebo životnosti.
A co další aktivity v Česku? Prý nabíráte pracovníky.
Ano průběžně nabíráme jak v závodech, tak ve vývojovém a prototypovém centru a také do našeho Engineering centra. V tomto roce jsme meziročně narostli o zhruba 25 procent a do budoucna plánujeme další růst. Od září také odstartujeme novou náborovou kampaň.
Je pro vaše plány v Česku dostatek pracovní síly?
Kvalifikovaná pracovní síla je v České republice obecně problém, a to zejména v regionech mimo Prahu a Brno. Asi jako každá firma pociťujeme, že navzdory ekonomickému růstu není tolik kvalitních lidí jako v minulosti. Na druhou stranu, i když to nebylo jednoduché, zatím jsme schopné lidi vždy našli. Pokud dnes někdo studuje v technickém oboru, po skončení studia bude mít až 20 nabídek na práci. Na druhé straně absolventi humanitních oborů posílají po skončení studia životopis i do 30 firem, zda by pro ně neměly práci. Myslím, že musíme jak firmy, tak stát vrátit technickým profesím jejich reputaci a ukázat studentům už na základních a středních školách, že být technikem je nejen zajímavé a perspektivní, ale i dobře placené.
Na čem dalším v rámci Výzkumného a vývojového centra pracujete?
Postupně neustále rozšiřujeme oblasti vývoje. Naše brněnské centrum se stalo globálním vývojovým centrem pro inteligentní dopravní systémy. V automatizaci jsme rozšířili vývoj o různé analyzátory plynů, například chromatograf, vývoj vysokonapěťových spínacích prvků, certifikační laboratoř získala akreditaci pro PROFIsafe atd. Vyvíjíme nové prvky pro železniční automatizaci, otevřeli jsme centrum pro digitální simulace nebo nové UX centrum pro tzv. usability a další.
Hodláte v Česku otevřít nová střediska?
Momentálně to nemohu blíž komentovat, nicméně mohu potvrdit, že probíhají jednání o dalším rozšiřování vývoje Siemens v České republice.
Čtěte také:
