A přece se točí. Jak aditivní technologie pomáhají inovovat oběžná kola hydrodynamických čerpadel

Aditivní výroba proniká do mnoha odvětví. Někde už je plně integrovaná, jinde ji i za asistence našich aplikačních inženýrů postupně zavádějí do praxe. Proč? Protože pro mnohé je digitální 3D výroba technologií, díky níž zareagovali na tempo doby a drží si náskok před konkurencí. Technologií, která je oproti konvenčním výrobním postupům rychlejší, preciznější a udržitelnější. Nemluvě o možnosti ji dle potřeby customizovat.

Metoda 3D tisku ovšem neposouvá vpřed pouze tuzemský průmysl. Stává se nepostradatelnou i v aplikovaném výzkumu. Důkazem toho je naše spolupráce s odborníky z České zemědělské univerzity v Praze, kde 3D tisk pomáhá ve výzkumu inovací turbínového provozu čerpadel.

 

Co se v tomto článku dočtete?

• K čemu se využívají hydrodynamická čerpadla a proč se jim na ČZU věnují
• Jak jsme se s 3D technologiemi zapojkili do testování oběžnýc hkol čerpadel
• Co spojuje 3D tisk a akademickou půdu

 

Kvalitní 3D výroba pro kvalitní výzkum

Hydrodynamická čerpadla v reverzním turbínovém provozu nacházejí využití v malých vodních elektrárnách, kde nahrazují konvenční vodní turbíny. Ve srovnání s nimi jsou totiž tato čerpadla z hlediska investičních a provozních nákladů několikanásobně levnější.

 

Na Technické fakultě České zemědělské univerzity v Praze nyní tým konstruktérů pracuje na zvýšení účinnosti a výkonu těchto aplikací hydrodynamických čerpadel. Vyvíjí proto úpravy průtočných částí čerpadel, zejména pak oběžných kol. A právě s výrobou prototypového oběžného kola se obrátili na nás.

 

„Technické univerzity bývají v implementaci vyspělých technologií tradičně výrazně progresivní. A stejný přístup vyžadují také od svých partnerů. Zároveň ale očekávají spolehlivost a maximální důraz na kvalitu odvedené práce. To je postoj, se kterým v 3Dees maximálně souzníme a naplňujeme ho ve všech krocích 3D digitální výroby. Tedy nejenom při samotném 3D tisku, ale také při 3D skenování nebo při 3D modelování. Dbáme samozřejmě i na postprocesní úkony.“

Adam Jiruška, Production Manager 3Dees

 

Flexibilita a rychlost 3D tisku

Geometrie oběžného kola patří spolu s navazujícími průtočnými částmi (zejména spirální skříní) ke klíčovým součástem, které mají přímý vliv na výkon a účinnost čerpadla v turbínovém provozu. Oběžné kolo je tím místem, kde je realizována přeměna hydraulické energie proudící vody na mechanickou energii na hřídeli generátoru.

 

„3D technologie přinášejí do výzkumu hydraulických strojů především značnou flexibilitu. Té bychom s jinými technologiemi dosahovali jen velice obtížně, možná vůbec. Důležitá je pro naši práci i rychlost výroby, kterou 3D tisk umožňuje.“

doc. Ing. Martin Polák, Ph.D., Technická fakulta České zemědělské univerzity v Praze

 

S kolegyněmi a kolegy vytvořil Martin Polák 3D model oběžného kola, na základě kterého jsme v 3Dees vytiskli několik zkušebních prototypů. Ty se lišily například tvarem a počtem lopatek. Testování vytištěného kola pak probíhalo v čerpadle na hydraulickém zkušebním okruhu. A výsledek?

 

„Tímto postupem jsme docílili zvýšení účinnosti o více než 10 % a výkonu o 30 %.“ doplňuje Martin Polák.

 

Aditivní technologie na vysoké úrovni a na vysokých školách

Aditivní technologie se tedy osvědčily: vytištěné díly vydržely požadovanou zátěž (točivý moment 30 Nm při spádu 70 m) a díky testování několika funkčních variant oběžného kola došlo ke zlepšení účinnosti i výkonu. Oběžné kolo jsme tiskli na 3D tiskárně HP Multi Jet Fusion 5200 z práškového polyamidu PA 12. Použitá technologie poskytuje prototypům i finálním dílům vysokou hustotu a optimální technické vlastnosti.  

 

„Nás opravdu moc těší, že můžeme být u vědeckých a výzkumných projektů na akademické půdě. Přeci jen – je to prostředí, kde se píše budoucnost. A 3D technologie jsou její nezpochybnitelnou součástí. Kromě této spolupráce s Českou zemědělskou univerzitou jsme se v minulosti podíleli i na podobném projektu Českého vysokého učení technického v Praze. A pevně doufáme, že také v dalších výzkumných programech českých i zahraničních univerzit ukážeme přednosti aditivní výroby a špičkových technologií, které v 3Dees Industries aplikujeme,“ uzavírá Adam Jiruška z 3Dees Industries.

 

Společných projektů, které jsme realizovali s univerzitami a výzkumnými organizacemi, máme za sebou v 3Dees již několik – několik z nich jsme přiblížili v tomto článku. Podílíme se však na spoustě dalších a s radostí vám je po jejich dokončení představíme.