CENTRUM NOVÝCH TECHNOLOGIÍ A MATERIÁLŮ VYUŽITÍ INVESTICE VÝKONNÝ LASER + ROBOT Doc. Ing. Milan Honner, Ph.D. Ing. Ondřej Soukup odbor TTP - CENTEM 3 Nové technologie - výzkumné centrum Západočeská univerzita v Plzni Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 1/16
Anotace Motivací příspěvku je představit využití finančních prostředků investovaných v letech 2008 a 2009 do pořízení výkonného kontinuálního laseru a dalšího příslušenství pro výzkum technologií laserového zpracování materiálů. Příspěvek ukazuje využití tohoto pracoviště ve výzkumu, výuce a dalších aktivitách odboru TTP v oblasti laserových technologií v období 2009-2010. Příspěvek současně dokumentuje přínosy, které pro NTC tato investice měla, zejména z pohledu RIVu. V podobném duchu budou využity nové investice do laserových technologických a měřicích systémů realizované v rámci projektu CENTEM v letech 2011-2013. 2/16
Obsah 1. Investované finanční prostředky 2. Pořízené vybavení 2.1 Laser 2.2 Robot a polohovadla 3. Využití pracoviště 3.1 Výzkum 3.2 Výuka 3.3 Propagace 3.4 Smluvní výzkum 4. Výstupy do RIVu 4.1 Funkční vzorek 4.2 Prototyp 4.3 Ověřená technologie 4.4 Poloprovoz 5. Poděkování 6. Video-ukázka laserového kalení 3/16
1. Investované finanční prostředky 5 000 tis. Kč rok 2008 dotace z Plzeňského kraje a Města Plzně 2 400 tis. Kč rok 2009 grant rozvoje ZČU 27.11.2008 oficiální představení nového laserového pracoviště a slavnostní uvedení do provozu 4/16
2. Pořízené vybavení 2.1 Laser Vysokovýkonný přímý diodový laser Coherent ISL-4000L výkon 4 kw, laserová stopa 12,5 mm x 1 mm při fokální vzdálenosti 125 mm. laserová hlava řídicí jednotka chladicí jednotka 5/16
2. Pořízené vybavení 2.2 Robot a polohovadla Průmyslový robot FANUC M 710iC/50 6-ti osý kloubový robot, nosnost na zapěstí 50 kg a na 3. ose 15 kg, max. horizontální dosah 2 050 mm, standardní pracovní rozsah 320. Rotační jednoosé polohovadlo s opěrným koníkem pro zpracování rotačních součástí nosnost 1 000 kg, rozteč disků polohovadla 1 500 mm, protočný průměr 1 500 mm. Upínací rám. 6/16
3. Využití pracoviště 3.1 Výzkum MPO FR-TI1/273 Výzkum a vývoj vysoceemisivních kompozitních povlaků pro vysokoteplotní aplikace MPO FR-TI1/305 Aplikace laserových technologií do procesu výroby krystalických křemíkových solárních článků ZČU SGS-2010-083 Progresivní metody obrábění a integrita povrchu težkoobrobitelných materiálu v energetice použití jako laserový technologický systém nebo jako výkonný zdroj tepla pro materiálové analýzy popř. polohování měřicích systémů 7/16
3. Využití pracoviště 3.2 Výuka disertační práce Soukup (KFY), Tesař (KFY), Vacíková (KFY), Šroub (KFY) diplomové práce Vostřák (KFY), Procházka (KFY), Klufová (KMM) laboratorní cvičení MFT (KFY), přednášky SPFT (KFY) 8/16
3. Využití pracoviště 3.3 Propagace Public TV reportáže (ČT1, ČT24), články v tisku (ČTK, idnes, Plzeňský deník), exkurze Dny vědy a techniky Odborná veřejnost návštěvy pracoviště, články v odborných a reklamních časopisech 9/16
3. Využití pracoviště 3.4 Smluvní výzkum Laserové kalení NTC se postupně stalo vyhledávaným pracovištěm pro vývoj nových technologií laserového kalení i pro zpracování sériových zakázek. Reference: Hofmeister s.r.o. EM Brno s.r.o. Okula Nýrsko a.s. Wikov Gear s.r.o. Pilsen Tools s.r.o. Škoda TVC s.r.o. Gerco s.r.o. Česká zbrojovka, a.s. Přetavování povlaků Reference: ÚJV Řež 10/16
4. Výstupy do RIVu 4.1 Funkční vzorek Nové měřicí systémy pro analýzu optických nebo tepelných vlastností materiálů, které využívají k ohřevu vzorků výkonný laser a/nebo k polohování senzorů průmyslový robot. r. 2009-2 ks NTC-FV-01-09: Systém pro vysokoteplotní testování a modifikace povlaků NTC-FV-07-09: Robotizovaný systém pro vysokoteplotní testování a modifikace povlaků r. 2010-2 ks NTC-FV-05-10: Robotizovaný systém pro měření úhlových závislostí emisivity povrchu materiálu NTC-FV-06-10: Zařízení HTPL-A pro měření relativní totální emisivity povlaků 11/16
4. Výstupy do RIVu 4.2 Prototyp Prototypy strojních součástí byly zhotoveny pro ověření vlastností nové technologie před zavedením do sériové výroby. Využita byla technologie laserového kalení z důvodu lokálního zvýšení povrchové tvrdosti a mechanické odolnosti proti opotřebení. Do současné doby byla pro povrchové kalení těchto dílů využívána především technologie indukčního kalení. Ověření funkčnosti prototypu bylo provedeno měřením povrchových tvrdostí laserově zpracovaných ploch. Prototyp byl následně podroben aplikačním zkouškám. r. 2010-9 ks NTC-PR-01-10: Laserově zakalený VDI držák, označení H00012-22/M NTC-PR-02-10: Laserově zakalený měřicí segment ME41261/8533950, označení 876 6645 NTC-PR-03-10: Laserově zakalený nástrojový kolík, označení LO512910 NTC-PR-04-10: Laserově zakalený držák obráběcích nástrojů, označení 7S21602056 NTC-PR-05-10: Laserově zakalený frézovací trn, označení NK340412 NTC-PR-06-10: Laserově zakalená lanovnice, označení 6/8/10 (2 044 1222) NTC-PR-07-10: Laserově zakalený vagonový závěs, označení Lo207171/A NTC-PR-08-10: Laserově zakalená matice, označení Tr 850 x 7 (95 - ECA 1311) NTC-PR-09-10: Laserově zakalená lanovnice Ø180, označení 6/9/10 (2 044 1224) 12/16
4. Výstupy do RIVu 4.3 Ověřená technologie Nová technologie zahrnuje specifikaci procesních parametrů (aktivní diodové moduly, procesní zářivý výkon, procesní rychlosti, šířka laserové stopy, použitá optika) a algoritmus zpracování (řízení průmyslového robota a laserového zdroje). Funkčnost technologie byla ověřena výrobou prototypu součásti. Po změření vlastností zpracovaného povrchu byly s prototypem provedeny aplikační zkoušky. Následně byla technologie uvolněna pro sériovou výrobu. r. 2010-5 ks NTC-OT-01-10: Laserové kalení VDI držáku s označením H00012-22/M NTC-OT-02-10: Laserové kalení nástrojového kolíku s označením LO512910 NTC-OT-03-10: Laserové kalení držáku obráběcích nástrojů s označením 7S21602056 NTC-OT-04-10: Laserové kalení lanovnice s označením 6/8/10 (2 044 1222) NTC-OT-05-10: Laserové kalení vagonového závěsu s označením LO207171/A 13/16
4. Výstupy do RIVu 4.4 Poloprovoz Proběhlo poloprovozní ověření funkčních vlastností výrobního zařízení (výrobních postupů i strojního vybavení) formou výroby prototypů strojních součástí a následné malosériové výroby. r. 2010-1 ks NTC-PP-01-10: Technologie laserového kalení robotizovaným HPDD laserem 14/16
5. Poděkování Vedení NTC Zajištění finančních prostředků a rozhodnutí investovat do výzkumu a vývoje laserových technologií. Pracovníci odboru TTP Všestranné využití pracoviště s minimem materiálních ztrát a bez úrazů. Váš partner ve výzkumu a vývoji laserových technologií Váš partner ve vzdělávání a popularizaci laserových technologií CELAT Nové technologie - výzkumné centrum Západočeská univerzita v Plzni Univerzitní 8, 306 14 Plzeň tel.: 377 634 720 fax: 377 634 702 laser.zcu.cz 15/16
6. Video-ukázka laserového kalení Ozubené kolo Lanovnice Matice Trn Forma VDI držák nástrojů 16/16