Výzkum

Dynamický rozvoj aditivních technologií (AM) je v posledních deseti letech jedním z významných technologických témat zasahujících do celého spektra průmyslových odvětví. Aditivní technologie disponují značným potenciálem nahradit či vhodně doplnit zavedené konvenční výrobní postupy a vytvářet vysokou přidanou hodnotu. Průmysl 4.0. definuje AM jako jedno z prioritních témat v oblasti pokročilých výrobních technologií určených zejména pro strojírenský průmysl. Portfolio AM má širší uplatnění v mnoha výrobních procesech, v prototypové výrobě, výrobě optimalizovaných komponent, výrobě tvarově složitých a členitých dílů a funkčních celků nebo nástrojů. Aditivní technologie schopné zpracovávat kovy, plasty a keramiku představují flexibilní, široce uplatnitelné výrobní systémy pracující přímo s digitálními daty. Technologie umožňuje vyrábět tvarově složité výrobky, které mohou kombinovat více funkcí nebo významně redukovat počty dílů ve strojních sestavách. Průmyslová produkce, která integruje a využije přednosti pokročilé AM, získá nespornou konkurenční výhodu. Zavádění AM vede na minimalizaci spotřeby materiálů, redukci odpadů a snižování negativních dopadů na životní prostředí.

Efektivní využívání AM je podmíněno schopností integrovat softwarové nástroje pro digitální modelování a simulace, materiály a jejich vlastnosti a konkrétní principy a postupy AM. S výhodou lze uplatnit nové přístupy k řešení konstrukčních problémů, např. bionický a generativní design, design využívající mikrostruktur materiálu , hybridní design a auxtetické struktury . Využití těchto přístupů umožňuje generovat 3D data vhodná právě pro uplatnění AM. Cílem softwarové optimalizace 3D dat je dosažení efektivního využití hmoty materiálu vůči požadované funkci, např. hmotnosti proti mechanickým vlastnostem, distribuci materiálů vůči vlastní frekvenci, teplosměnné plochy k času chlazení nebo geometrie struktur vůči elektromagnetickým vlastnostem. Vznikají tak zcela nové koncepce a provedení produktů, které v minulosti nebyly možné nebo jen velmi obtížně dosažitelné. Zároveň roste schopnost takto vyráběné díly integrovat do mechatronických celků a aplikací, které pokrývají oblasti mechaniky, řízení, elektroniky, senzoriky, včetně využití chytrých materiálů.

Kromě digitálního modelování a optimalizačních metod je nutné rozšířit portfolio materiálů, a to buď zpracováním existujících nebo vytvořením nových materiálů určených pro 3D tisk. Materiály zpracovávané AM mají jiné mechanické a fyzikální vlastnosti než materiály připravované konvenčně. Znalost mechanických vlastností, únavového chování a způsobu poškozování těchto materiálů je základním předpokladem k jejich použití nejenom v průmyslových aplikacích, ale i např. v lékařství. Aditivní výroba umožňuje, na rozdíl od konvenčních technologií, kombinovat více materiálů v rámci jednoho dílu. To vede na multimateriálové komponenty s novými vlastnostmi, např. cílenou disipací energie, optimalizaci využití tepelné energie, zvýšení ochrany povrchů, zvýšení korozivzdornosti apod. Unikání skupinou jsou pak materiály určené pro medicínské využití a bioaplikace, typicky materiály pro implantáty , náhrady lidského těla, ortotické pomůcky a pro rekonstrukci a biotisk nových orgánů.