Ekodesign & čeští výrobci obráběcích strojů

Ing. Mindl: Při zadání vývoje nového výrobku v naší společnosti jsou kromě technických parametrů a funkčních vlastností nového stroje definovány i všechny legislativní požadavky na výrobek, tzn. i požadavky na „ekodesign“ stroje. Tyto požadavky jsou implementovány nejen do nově vyvíjených výrobků, ale i do již zavedených, sériově vyráběných produktů. Splnění požadavků na ekodesign ve fázi návrhu, konstrukce a výroby obráběcího stroje není samo o sobě dostačující. Značnou roli v plnění ekodesignových požadavků má způsob užití stroje, tzn. má zde významnou váhu energetická náročnost obráběcího stroje i použitá technologie – nástroje, optimální strategie obrábění (program), příprava nástrojů, manipulace s polotovarem a nástroji atd. Proto ve spolupráci s výzkumným centrem RCMT a nástrojářskými firmami vyvíjíme a doporučujeme uživatelům stroje i optimální technologie obrábění pro daný typ součástí.

Ing. Frkal: Téma ekodesignu se v oboru obráběcích strojů skloňuje již několik posledních let. Z našeho pohledu se zatím ekodesign jeví jako spíše evropský fenomén, který dosud není zcela jasně definován. Dalším aspektem je, že se o ekodesignu mluví podstatně více mezi výrobci strojů než mezi jejich uživateli. Pravděpodobně je to dáno tím, v jaké fázi se momentálně nachází proces tvorby legislativy v této oblasti. Výrobci strojů vědí, že se legislativa připravuje, a snaží se na budoucí situaci připravit. Většina uživatelů pravděpodobně o ekodesignu zatím ani neslyšela. To prakticky znamená, že požadavky na ekodesign nejsou stanovovány zvenčí a nelze tedy říci, jestli je splňujeme, nebo ne. Každopádně i v Toshulin se ekodesignem zabýváme. Ideální příležitostí je aplikovat nová řešení ve fázi konstrukce nově vyvíjených strojů. Na nedávno skončeném veletrhu EMO jsme vystavovali svislé soustružnické centrum nové generace. Jednou z prezentovaných novinek na tomto stroji byla právě opatření ke snižování spotřeby energie. Kromě použití poslední generace pohonů a CNC je tento stroj vybaven funkcí průběžného měření a monitorování spotřeby energie. V CNC jsou vytvořeny uživatelské obrazovky, které umožňují zobrazit a vyhodnocovat spotřebu energie za uplynulá období. Další zajímavou funkcí je možnost měření spotřeby energie na provedení zvolené operace nebo obrobení dílce. Řídicí systém stroje má také nadefinovány tři varianty „stand by“ režimu. Uživatel stroje si zvolí některý z nich podle předpokládané doby nečinnosti stroje. Poté dojde k vypnutí předem definovaných funkcí a periferií.

Ing. Malášek: Naše společnost samozřejmě neustále inovuje své produkty a nasazuje nová technická řešení s cílem zvýšit energetickou efektivitu strojů, snížit jejich spotřebu a zvýšit technické parametry. V oblasti těžkých obráběcích strojů, u kterých jsou vyžadovány velké výkony až do 100 kW na vřetenu, musejí být aplikovány motory velkých příkonů, jejichž významná část je využita na samotný řezný proces. Energetické úspory hledáme z velké části v oblasti pomocných prací, jako je například ustavování obrobku, u kterého není nutné mít spuštěny všechny pomocné agregáty na plný výkon jako při samotném obrábění. Do portfolia sériově vyráběných strojů postupně začínáme aplikovat frekvenční měniče pro pomocné agregáty, LED osvětlení, zavádíme další opatření v oblasti řízení agregátů přímo přes PLC program a další nové přístupy snižující celkovou energetickou spotřebu stroje. Z reálné aktuální výroby a stavby stojů bych rád zmínil náš zcela nový stroj z kompozitních materiálů, stroj typové řady FUT. Tento prototyp má integrované pomocné agregáty a média do jednoho prostoru mimo přímý pracovní prostor stroje, čímž došlo k eliminaci tepelných zdrojů ovlivňující geometrickou přesnost stroje a snižují nároky na chlazení celého systému stroje. Díky výjimečné spolupráci s dodavateli světové úrovně, jako je Rittal, byl na prototyp jako první na světě instalován chladicí agregát Rittal Blue e+, který použitím hybridních technologií přináší úsporu až 75 % nákladů na energie. Prototyp stroje byl prezentován na mezinárodním veletrhu EMO Milano 2015.

Ing. Kozlok: Podíváme-li se na celou situaci obecně, pak mohu zodpovědně říci, že ano. Při podrobnějším pohledu by však bylo potřeba definovat „požadavky“ kladené na ekodesign. Neustále se však snažíme hledat a aplikovat nové komponenty s nižší spotřebou, využívat nové materiály, spolupracujeme s dodavateli komponent na vývoji a inovacích jejich produktů vedoucích k efektivnějšímu využívání těchto komponent. Sami hledáme a zavádíme nové způsoby řízení našich strojů s cílem v konečném důsledku dosáhnout nižší spotřeby elektrické energie a efektivnějšího využívání našich strojů.

Ing. Mindl: Otázkou je, jak budou regulační opatření uplatňována. Jako přijatelný a přínosný vnímám návrh asociace Cecimo, která prosazuje samoregulaci ekodesignových požadavků jako alternativní řešení k celoplošným mandatorním požadavkům. Samoregulační opatření mohou vést ke zvýšení produktivity obrábění, snížení energetické náročnosti na jednotku produkce a tím ke zvýšení konkurenceschopnosti našich strojů.

Ing. Frkal: Vzhledem k dlouhodobému výhledu na další fungování lidstva je záměr minimalizace negativních vlivů na životní prostředí jistě chvályhodný. Z pohledu každodenního života a v prostředí tvrdého konkurenčního boje se však tento bohulibý záměr jeví jako problematický. Už jen představa, že je možné stanovit nějaká jednotná pravidla pro celý obor výrobních strojů, se zasvěceným jeví jako přinejmenším těžko realizovatelná. Zamýšleného efektu může být dosaženo jen v případě, že legislativní pravidla budou platit pro všechny hráče na trhu stejně, že nedojde k diskriminaci některé skupiny, např. výrobců na úkor dovozců. Evropská komise nesmí dopustit jakékoli oslabení konkurenceschopnosti evropských firem. Jedině pak mohou mít chystaná opatření smysl.

Ing. Malášek: Vzhledem k faktu, že spotřeba energie celosvětově neustále roste, jsou cíle EU směrem ke snižování spotřeby energie v oblasti výrobních strojů logické. Nicméně doufáme, že nové směrnice a závazná nařízení z pohledu ekodesignu nebudou příliš přísná z důvodu udržení konkurenceschopnosti evropských výrobců na celosvětových trzích a zejména v rozvojových zemích, kde hledisko ekodesignu zatím není příliš vyžadováno. Dalším problémem je, jak nastavit hledisko měření snížené spotřeby energie na obráběcích strojích – jiný pohled bude na malý stroj určený pro sériovou výrobu, kde produkční čas stroje tvoří kolem 95 % času, a jiný na těžká obráběcí centra pro kusovou výrobu, kde se produktivní časy pohybují kolem 65 % času. Nelze jednoduše nařídit výrobcům obráběcích strojů, aby snížili spotřebu obráběcího stroje o 20 % tím, že sníží výkon na vřetenu ze 100 na 80 kW, nebo přikázat aplikaci frekvenčních měničů na všechna čerpadla ve stroji. Hlavním problémem ve snaze vyrobit stroj se sníženou spotřebou energie je pořizovací cena frekvenčních měřičů, úsporných pohonných jednotek a další opatření, která negativně působí na celkovou cenu stroje a tím i konkurenceschopnost stroje na trhu. Je velmi důležité, aby o přednostech energeticky úsporných strojů byli přesvědčeni samotní zákazníci, kteří stroje kupují, a dokázali si spočítat, že se jim vyšší vstupní investice do výrobku velmi brzy vrátí na snížených provozních nákladech stroje.

Ing. Kozlok: O regulačních opatřeních ze strany Evropské komise se mluví již několik let. Chápu snahu Evropské komise chovat se zodpovědně a vyvinout tlak na výrobce obráběcích strojů. Na druhou stranu si zatím nedovedu představit, jak by celá situace měla vypadat v praxi. Každý výrobce vyrábí jiné typy strojů, mnohdy několik typů. Každý stroj je svým způsobem unikát, na každém stroji má zákazník nasazenou konkrétní technologii. Využívání každého stroje je tedy rozdílné a jinak energeticky náročné.

Ing. Mindl: Kovosvit MAS byl jedním ze zakládajících členů RCMT a dlouhodobě s ním spolupracuje na řešení řady technických problémů včetně ekodesignových. Naše společnost je zároveň jedním z průmyslových podniků, které spoluřeší projekt Centrum kompetence – Strojírenská výrobní technika. Spolupráce s pracovníky RCMT vnáší do řešení jednotlivých problémů jiný pohled, nezatížený „podnikovou praxí“. RCMT v současné době disponuje silným kolektivem pracovníků, kteří jsou schopni řešit vývojové úkoly v celém životním cyklu obráběcího stroje. Nestačí jen navrhnout stroj, který bude splňovat ekodesignové požadavky, ale je potřeba věnovat pozornost i fázi užití stroje. Inovativní řešení ve fázi užití stroje zvyšují produktivitu obráběcícho procesu a tím snižují celkovou energetickou náročnost. Ve spolupráci s RCMT vyvíjíme a postupně zavádíme nová řešení, jako jsou např. pokročilé postprocesory pro multifunkční stroje, optimální řízení rotačních os multifunkčních strojů, pokročilé teplotní kompenzace a další.

Ing. Frkal: Role výzkumného centra je pro nás velmi významná. V oblasti ekodesignu velmi oceňujeme přímé zapojení centra do procesu tvorby evropské legislativy. Pro nás jako výrobce obráběcích strojů to znamená, že máme informace o dění v této oblasti takříkajíc z první ruky. Výzkumné centrum disponuje velmi vzdělanými a zkušenými pracovníky a má k dispozici jedinečná měřicí zařízení. Data získaná z měření pomocí těchto přístrojů jsou základem ke správným rozhodnutím v procesu vývoje strojů nebo vodítkem při návrzích úprav stávajících konstrukcí. S RCMT dlouhodobě aktivně spolupracujeme a snažíme se co nejefektivněji využít výsledků této spolupráce. Jelikož právě nová řešení v rámci ekodesignu budou v budoucnu nabývat na významu, počítáme se spoluprací i v dalších letech.

Ing. Malášek: Výzkumnou organizaci RCMT považujeme za velmi důležitého partnera v oblasti nejen ekodesignu. Společně spolupracujeme na zavádění ekodesignových prvků do sériové výroby obráběcích center, provádíme měření spotřeby energií, aplikujeme výpočetní algoritmy frekvenčních měničů přímo do PLC stroje, řešíme a konzultujeme další opatření za účelem snížení spotřeby energie. Přímo na stroji FUE v našem vlastním výrobním programu jsme společně aplikovali řízení motorů pomocí frekvenčního měniče pro lepší využití výkonu čerpadel pro chlazení nástrojů nebo vypínání ventilátoru hlavního vřetenového motoru v závislosti na teplotě motoru. Další důležitá vzájemná spolupráce s RCMT byla na vývoji prototypu karuselovacího stolu KEP 100, kde je využit princip odpojování motorů pracujících v režimu Master-Slave v závislosti na potřebě krouticího momentu (výkonu) vzhledem k velikosti obrobku. Pro sledování energetické náročnosti v provozu stroje využíváme zařízení Sentron PAC3200, které nám umožnuje vyhodnocovat energetickou spotřebu strojů při různých pracovních režimech. Naše společnost si velice váží spolupráce s RCMT a ceníme si aktivního zástupce ČR doktora Vyroubala z RCMT, který prezentuje naše reálné potřeby a možnosti v oblasti snižování spotřeby energie na půdě Cecimo v pracovní skupině EEWG.

Ing. Kozlok: Role výzkumné organizace a konkrétně RCMT je neocenitelná. Pracovníci RCMT mají možnost se zcela věnovat výzkumným činnostem, jsou plní elánu, mnohdy nezatížení „provozní slepotou“, jsou vybavení jazykově a mají kontakty na obdobná výzkumná centra v Evropě či ve světě. Sami jsme měli možnost posoudit jejich přínos v této oblasti, neboť jsme v minulosti společně řešili, za finanční podpory MPO, vývojový projekt „FR-TI3/655 Ecodesign ve stavbě obráběcích strojů“. Mnohá úsporná opatření navržená v rámci řešení tohoto projektu jsou úspěšně zavedena v praxi u našich strojů.

Roman Dvořák

roman.dvorak@mmspektrum.com