TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
FAKULTA TEXTILNÍ
Katedra: Technologie a řízení konfekční výroby v Prostějově Bakalářský studijní program: TEXTIL B3107
Studijní obor: Technologie a řízení oděvní výroby – 3107R004 Zaměření: Konfekční výroba
Evidenční číslo bakalářské práce: 487/10
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Název: Optimalizace technologie oddělovacího procesu podle hodnotících ukazatelů u klasického výřezu, výseku, automatického výřezu a výřezu laserem
Title: Optimalization of technology separation suit after
evaluative indicator near klassical cut ,cut, automatic cut and cut of laser
Autor: Silvie Večeřová ………...
A. Slavíčka 5 podpis
79601 Prostějov
Vedoucí bakalářské práce: Ing. František Havlíček Rozsah práce:
Počet stran Počet obrázků Počet příloh Počet zdrojů
112 41 5 23
V Prostějově: 17. 5. 2010
Prohlášení
Prohlašuji, že předložená bakalářská práce je původní a zpracovala jsem ji samostatně. Prohlašuji, že citace použitých pramenů je úplná, že jsem v práci neporušila autorská práva (ve smyslu zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském a o právech souvisejících s právem autorským).
Souhlasím s umístěním bakalářské práce v Univerzitní knihovně TUL.
Byla jsem seznámena s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č.121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 (školní dílo).
Beru na vědomí, že TUL má právo na uzavření licenční smlouvy o využití mé bakalářské práce a prohlašuji, že souhlasím s případným užitím mé bakalářské práce (prodej, zapůjčení apod.).
Jsem si vědoma toho, že užít své bakalářské práce či poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem TUL, která má právo ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, vynaložených univerzitou na vytvoření díla (až do jejich skutečné výše).
V Prostějově,dne17.5.2010 ………..
podpis
Poděkování
Chtěla bych poděkovat panu Ing. Havlíčkovi za odborné vedení, pomoc a cenné rady v celém průběhu zpracování mé bakalářské práce. Děkuji panu Skokánkovi, paní Linhartové a panu Klimešovi, za odborné konzultace, které mi byly vždy velkým přínosem. Dále bych chtěla poděkovat oděvní firmě Koutný, OP Prostějov a firmě Zdeněk Klimeš – Výroba sportovních potřeb, za možnost moji bakalářskou práci u nich zpracovávat. Mé poděkování patří také rodině a mým nejbližším, kteří mě po celou dobu mého studia podporovali a dodávali tak potřebné zázemí a klid.
Anotace
Téma: Optimalizace technologie oddělovacího procesu podle hodnotících ukazatelů u klasického výřezu, výseku, automatického výřezu a výřezu laserem
Tato bakalářská práce se zabývá optimalizací oddělovacího procesu u jednotlivých způsobů oddělování a představuje jejich charakteristické rysy a způsoby použití.
Úvodní část práce poskytuje široký přehled určených technologií pro oddělování. Zabývá se jak konvenčními tak i nekonvenčními způsoby oddělování, včetně určení výhod i nevýhod jejich využití v praxi. Zaměřuje se na firmy využívající tyto technologie v současnosti a analyzuje jejich využití.
Ústřední část je zaměřena na ekonomickou rozvahu. Pro ekonomickou rozvahu jsou určeny kritéria, která slouží pro posouzení celkového hlediska využití.
Závěrečná část práce navrhuje optimální způsob oddělování pro zvolený výrobek - pánské kalhoty. Z ekonomického hlediska bylo vybráno oddělování laserem, které je nejvýhodnějším způsobem pro oddělování v praxi.
Klíčová slova:
• Oddělování laserem
• Výsek
• Automatické oddělování
• Konvenční oddělování
• Nekonvenční oddělování
• Ekonomická rozvaha
• Optimální způsob oddělování
Annotation
Title thesis : Optimalization of technology separation suit after evaluative indicator near klassical cut ,cut, automatic cut and cut of laser.
This baccalaureate thesis deals of optimalization of cutting in single deportment cutting and presents their characteristically line and deportment of application.
The introductory part of this thesis offers wide scale intended technologies for cutting. It deals with conventional as well as unconventional cutting deportment including advantages and disadvantages of their aplicattions in the practices. It focuses on the undertakings making use this technologies presently and analyses their usage.The main part of the thesis focuses on economic discretion.For economic discretion are intended kriteria which serves for examination overall assessment of usage.
The conclusion of the thesis suggests optimal way of cutting for select product - men's trouser leg . From economical aspekt was has been choose separation of laser which is optimal method for separation practically.
Key words :
• Cutting of Laser
• Cut
• Automatically cutting
• Klassical cutting
• Conventional separation
• Unconventional separation
• Economic discretion
• Optimal way of cutting
7
Obsah
1 Úvod ... 12
2 Oddělovací proces ... 13
2.1 Konvenční oddělování ... 14
2.1.1 Stručný popis konvenčních způsobů oddělování ... 14
2.2 Nekonvenční oddělování... 15
2.2.1 Stručný popis nekonvenčních způsobů oddělování... 15
2.3 Klasický výřez... 16
2.3.1 Stroje určené pro řezání materiálu... 16
2.3.2 Charakteristika pásové pily ... 21
2.3.3 Rozdělení pásových pil ... 22
2.3.4 Pásové nože ... 22
2.3.5 Příklady pil a jejich technické parametry ... 23
2.3.6 Současní výrobci pásových pil ... 26
2.3.7 Analýza klasického výřezu v současné době ... 27
2.4 Automatizovaný výřez ... 30
2.4.1 Řezací automat ... 31
2.4.2 Příklady současných výrobců řezacích automatů... 33
2.4.3 Přímý nůž ... 36
2.4.4 Povrch stolu... 37
2.4.5 Kolečkový nůž... 38
2.4.6 Vysokofrekvenční oscilační nůž ... 39
8
2.4.7 Nekonvenční automatizovaný výřez ... 39
2.4.8 Popis konstrukce a druhy řezacích stolů u cutterů ... 42
2.4.9 Příklady řezacích cutterů ... 44
2.4.10 Analýza automatického výřezu v současné době ... 46
2.5 Laserové oddělování- Laser cutting ... 48
2.5.1 Složení laserové zařízení ... 48
2.5.2 Laserové zpracování materiálů... 49
2.5.3 Rozdělení laserové procesu řezaní - Metody ... 49
2.5.4 Problém při oddělování laserem... 50
2.5.5 Jednovrstvé a vícevrstvé oddělování ... 50
2.5.6 Využívání technologie oddělovaní laserem u textilních materiálů . 51 2.5.7 Parametry záření pro řezání materiálu... 52
2.5.8 Typy laserů současnosti... 53
2.5.9 Vybraní výrobci laserových systém ... 55
2.5.10 Příklady laserových strojů ... 58
2.5.11 Analýza laserového systému v současné době ... 60
2.6 Vysekávání ... 61
2.6.1 Teorie vysekávání... 62
2.6.2 Stroje pro vysekávání oděvních materiálů ... 63
2.6.3 Pohon vysekávací čelisti ... 64
2.6.4 Řezné nástroje – Raznice ... 65
2.6.5 Příklady vysekávacích strojů, jejich činnost (parametry) ... 67
9
2.6.6 Současní výrobci vysekávacích strojů... 69
2.6.7 Analýza vysekávání v současné době ... 71
3 Ekonomická rozvaha na jednotlivé technologie oddělování ... 74
3.1 Kritéria ... 74
3.2 Ekonomická rozvaha klasického a automatizovaného výřezu... 74
3.2.1 Přesnost a kvality výřezu... 74
3.2.2 Výška nálože ... 75
3.2.3 Úspora času ... 76
3.2.4 Pořizovací náklady ... 78
3.2.5 Zaváděcí náklady... 80
3.2.6 Provozní náklady... 80
3.2.7 Efektivita ... 85
3.2.8 Odpadovost... 85
3.2.9 Shrnutí ... 85
3.2.10 Ekonomická rozvaha automatizovaného výřezu a výřezu laserem86 3.2.11 Přesnost a kvalita výřezu... 86
3.2.12 Výška nálože ... 87
3.2.13 Úspora času ... 88
3.2.14 Pořizovací náklady ... 88
3.2.15 Zaváděcí náklady... 89
3.2.16 Provozní náklady... 89
3.2.17 Efektivita ... 91
10
3.2.18 Odpadovost... 92
3.2.19 Shrnutí ... 93
3.3 Ekonomická rozvaha způsobu vysekávání... 94
3.3.1 Přesnost a kvalita výřezu... 94
3.3.2 Výška nálože ... 95
3.3.3 Úspora času ... 95
3.3.4 Pořizovací náklady ... 96
3.3.5 Zaváděcí náklady... 97
3.3.6 Provozní náklady... 97
3.3.7 Odpadovost... 98
3.3.8 Efektivita ... 100
3.3.9 Shrnutí ... 100
4 Navrhnutí optimálního způsobu oddělování ... 103
4.1 Klasický výřez... 103
4.2 Automatický výřez Custerem... 103
4.3 Laserové oddělování ... 104
4.4 Oddělování výsekem ... 104
4.4.1 Výroba výsekových raznic ... 104
4.5 Závěrečné hodnocení ... 105
5 Závěr... 107
6 Použitá literatura... 108
7 Seznam příloh... 110
11
8 Seznam obrázků... 111 9 Seznam tabulek... 114
12
1 Úvod
Předkládaná bakalářská práce je v základu postavena na informacích a objasnění výhod a nevýhod klasického výřezu, výseku, automatického výřezu a výřezu laserem.
Po celkové analýze bude následovat určení optimálního způsobu oddělování, což si klade za základní cíl tato práce.
Práce se v úvodu zabývá popisem těchto způsobů oddělování a poskytnutí veškerých informací, které s tímto jednotlivým oddělováním neodmyslitelně souvisí.
V práci je poukázáno na oblasti využití jednotlivých způsobů oddělování.
Zaměření se a uplatnění v malosériové výrobě, měřenkové či hromadné.
Při analýze ve firmách, ve kterých následovalo čerpání informací pro bakalářskou práci se došlo k závěru, že trendem současné doby je spíše zaměření na malosériový způsob výroby, který sebou nese i specifické způsoby oddělování.
V nedávné době byla preferována velkosériová konfekční výroba, která byla sice levnější, ale v konečném důsledku došlo k tomu, že na trhu nebyl nabízen dostatečný výběr oděvů. V současné době se velkosériová výroba používá pouze pro výrobu vysoce specifických oděvů, jako jsou například uniformy, soudcovské taláry a jiné.
Dnešním požadavkem trhu, je však naopak potřeba odlišení se od ostatních. Každý člověk chce být nějakým způsobem originální a tím se stát osobností. Tímto faktem je dnes na pomyslném vrcholu malosériová výroba, která umožňuje současným firmám udržet na velice náročném trhu.
Bakalářská práce tímto dospívá k určení nejoptimálnějšího způsobu oddělování na předem zvolený oděv. Jako oděvní výrobek byly určeny pánské kalhoty, které se budou uplatňovat do jednotlivých kritérií těchto způsobů oddělování.
13
2 Oddělovací proces
Je to jeden z nejstarších základních postupů oděvní výroby. Tento proces má zajistit přesný výkroj střihové součásti s dosažením netřepivých okrajů a nejmenší spotřeby materiálu (nejmenšího odpadu) Oděvní materiál již při oddělování mění svůj tvar charakteristický pro výrobek dané velikosti.
Materiál můžeme oddělovat podle množství a druhu oděvního materiálu těmito způsoby:
• Konvenční
• Nekonvenční
Způsoby oddělování můžeme rozdělit také podle pohybu materiálu a oddělovacího média na:
• Pohybující se materiál a stabilní oddělovací médium (střihové díly se oddělují po částech)
• Pohybující se oddělovací médium a stabilní materiál (střihové díly se oddělují po částech)
• Oddělování střihových součástí v celku
Správné oddělování střihových součástí závisí na:
• Druhu oděvního materiálu
• Rozměrech střihové součásti
• Rychlosti řezacího zařízení
• Znalosti a zručnosti pracovníka
• Délce nálože
14
• Výšce nálože [2,3]
2.1 Konvenční oddělování
Konvenční způsoby mají převahu nad způsoby nekonvenčními z důvodu vyšší kapacity a svými náklady více vyhovují podmínkám výroby. Je to kontaktní způsob oddělování.
2.1.1 Stručný popis konvenčních způsobů oddělování
• Stříhání
Patřilo velice dlouhou dobu k činnosti, bez které bychom si výrobu oděvů nemohli ani představit. Díky industrializaci se od stříhání opustilo a bylo nahrazeno řezáním. Dnes se stříhání používá u malosériové výroby či zakázkové výroby, kde se nachází minimum oděvních dílů.
• Řezání
Nahradilo stříhání a na dlouhou dobu se stalo tím nejlepším pro dosažení nejlepší kvality i kvantity oděvních částí. S modernizací je však vytlačováno nekonvenčními způsoby oddělování. Další specifikace je provedena v následujícím zpracování bakalářské práce
• Vykrajování
Vykrajování se používá převážně u kůží, či silně impregnovaných materiálů (kompaktních materiálů)
15
• Vysekávání
Dříve se využívalo zcela minimálně, až nyní se začalo používat pro oddělování tvarově přesných a náročných částí jako například spodní sakový límec nebo košilový límec.
Velkoplošné vysekávání se u nás neuplatnilo a nezavedlo.
[3]
2.2 Nekonvenční oddělování
Nekonvenční způsoby oddělování jsou bezkontaktní způsoby, kdy se řezný element nedotýká řezaného materiálu.
[2,3]
2.2.1 Stručný popis nekonvenčních způsobů oddělování
Řezání horkým vzduchem a elektrojiskrou se neosvědčilo a nepoužívá se.
• Při řezání elektrojiskrou je zhotoven nákres střihového položení grafitovou čárou.Na počátek a konec jsou umístěny elektrody a po zavedení elektrického proudu je materiál oddělen. Nevýhodou je obtížné nanášení grafitových čar.
• Metodou oddělování laserem se budu zabývat v následujícím zpracování mé bakalářské práce.
• Řezání plazmou je metoda tepelná a používá se pro menší počet listů v náloži. Metoda oddělování plazmou bude zmíněna ještě při rešerši
16 automatického oddělování.
• Oddělování vodním paprskem je v současnosti ve vývoji a i tento postup oddělování je zmíněn v rešerši automatů pro oddělování.
[3]
2.3 Klasický výřez
Řezání je na vrcholu pomyslné stupnice, která nám umožňuje oddělování oděvního materiálu v současné době i v současných výrobních podmínkách. Oddělování se provádí na hrubo pomocí ručních řezacích strojků s rotačním nožem. Pro detailní výřez vyhovuje spíše ruční řezací strojek s vertikálním nožem popřípadě pásový řezací stroj.
Při řezání mohou nastat tyto problémy:
• Posuv vrstev materiálu
• Otupení nebo prasknutí řezného elementu
• Podříznutí střihových součástí [2]
2.3.1 Stroje určené pro řezání materiálu
Podle použití řezného elementu
• S nožem přímým
• S nožem kruhovým
17
• S nožem pásovým
Podle konstrukce
• Přenosné
• Stacionární
• Pojízdné
Přenosné řezací stroje s ruční obsluhou mají nože:
• Přímý (oscilační, vertikální)
• Kruhový (rotační) [3]
2.3.1.1 Ruční řezací stroj s nožem přímým
Tyto stroje jsou zkonstruovány v odstupňovaných řadách podle výšky vrstvy a povahy materiálu a odpovídají výšce řezu.
Mezi výhody tohoto používání patří : Ruční řezací stroje slouží pro detailní oddělování střihových součástí ve vrstvách a používají se pro oddělování v ostrých úhlech.
Mezi nevýhody tohoto používání patří : pomalejší chod a vibrace, které jsou způsobené oscilací nože.
18
[3]
2.3.1.2 Ruční řezací stroje s nožem kruhovým
Tyto zařízení slouží pro hrubé oddělování navrstveného materiálu, které vyžaduje pouze rovné řezy.
Mezi výhody tohoto používání patří: Při tomto oddělování nedochází k nežádoucím vibracím a tím se zvyšuje provozní rychlost.
Mezi nevýhody tohoto používání patří : podřezávání materiálu a omezenost v řezání ostrých úhlů. Pro oddělování elastických oděvních materiálů se používá
Obr. 1 Nože přímé L- délka,D-průměr,H- výška
Obr. 2 Řezací stroj s nožem kruhovým
19
rotačního nože, který má zkosené hrany (4-10) a je opatřen protinožem (tento způsob řezání je podobný stříhání a lze ho přirovnat k oddělování pomocí nůžek)
[2,3]
2.3.1.3 Stacionární řezací stroje
• S vestavěnými řezacími elementy
o s nožem přímým o s nožem kruhovým
Obě tyto konstrukce vyžadují instalaci dosud zmíněných strojů na speciální stůl.
Ze strojů s nožem přímým lze uvést zařízení na oddělování tvarově jednoduchých střihových dílů příčně k délce polohy, ale po celé její šířce.
Ze strojů s nožem kruhovým se používají tzv. kruhové řezací stroje. U těchto strojů je na kloubovém rameni instalován kruhový nůž.
Zvláštní skupinou jsou okružní řezací stroje. Nůž je u těchto strojů umístěn pod pracovní deskou a nad pracovní desku vyčnívá pouze část řezného elementu. Stroj obsahuje odsávání a kryt proti zabránění úrazu.Nevýhodou tohoto stroje je nemožnost výřezu dílů v ostrých úhlech.Tímto faktem se stroj používá pouze na oddělování přímých obrysových linií.
• Pásové
Pásové řezací stroje patří mezi v průmyslové výrobě nejpoužívanější.
20
[2]
2.3.1.4 Pásové řezací stroje vertikální
Toto zařízení se používá tam, kde se vyžaduje řez složitějších střihových dílů a součástí.
Lze oddělovat v ostrých úhlech až do výše vrstvy 300 mm.
2.3.1.5 Pásové řezací stroje horizontální
Jejich používání je omezeno pouze na oddělování plastů v deskách.
Hlavním úkolem pásového řezacího stroje je umožnit čistý řez. Tento čistý řez se nazývá řezem jemným. Při použití takového řezu už není zapotřebí dalších úprav nebo korekcí. Vyjímkou jsou pleteniny a to v toleranci 1-2 smyčky.
Je pravidlem, že u strojů pro oddělování platí : Čím větší je délka nebo průměr nože, tím vetší je nakládací výška.
Obr.3 Funkční schéma řezacího stroje s nožem
pásovým
21
[3]
2.3.2 Charakteristika pásové pily
Pásová pila na textilní a jiné materiály je stroj určený k přesnému dělení textilních a jim podobných materiálů položených na desce této pásové pily. K řezu dochází tlačením materiálu do místa řezu. Místo řezu je dáno místem průchodu pásového nože skrze desku stolu.
Obr. 4 Pásová pila
Pásová pila funguje na principu oběžného nože, nekonečného pásu, který je posouván do řezu jednosměrným otáčením pilového pásu. K rotaci tohoto pásového nože je využito kol, jež otáčejí tímto nožem (počet kol, dle typu pily), přičemž jedno kolo pily musí být vždy hnané. Je nutné dbát na správné napnutí nože. Pilový pás je uveden do pohybu silou motoru, která je přenášena na hnané kolo a tím i pilový pás.
Pásový nůž se tedy pohybuje jedním směrem a to zpravidla směrem k desce stolu, na které je umístěna průpyšnice, drážka v desce stolu vyrobená z kovového materiálu.
Tvoří tak místo kde dochází k řezu. Z podstaty řezu je jasné, že při rychlém pohybu nože do řezu dochází k jeho postupnému otupení. Ke zpětnému nabroušení pak slouží brousící zařízení.
22 2.3.3 Rozdělení pásových pil
• pily na textilie a podobné materiály
• pily na Molitan ® a jiné pěnové materiály
• pily na dřevo, kov a další
S pilami tohoto typu se setkáme téměř v každé větší čalounické dílně či výrobní firmě. Jedná se o rychlý způsob přesného, nejen rovného, opracování textilií i ve vysokých vrstvách. Pásovou pilou lze velice přesně vytvářet i tvarové řezy všech typů.
2.3.4 Pásové nože
Pásový nůž patří do skupiny nožů uzavřených. Otáčení ostří nože při otáčení nikdy nekončí a je tedy nekonečné. Je vyráběn z tvrdých ocelových materiálů, nakrácen na požadovanou délku a na jeho koncích vzájemně spojen speciální technikou bodového sváření.
Nože jsou vyráběny ze speciálních ocelí, tak aby byla zachována jejich prvotřídní jakost, tvrdost, zároveň však jejich pružnost a minimalizovalo se riziko úrazu.
Základním tříděním nožů je rozdělení dle jeho způsobu ostření na:
• jednostranně broušené
• oboustranně ostřené
[20]
23 Pásové nože dělíme:
• S ozubeným ostřím (použití na technické textilie, např. na plachtoviny)
• Kónické (použití na speciálně upravené materiály)
• S prohloubeným ostřím – mečovitý (použití na opryžované materiály)
• S vlnovitým ostřím (použití na pěnové hmoty,moltopren a silně apretované materiály)
• Pilový nůž s ozubeným ostřím (použití na všechny druhy oděvních materiálů, které tímto postupem oddělování nelze poškodit)
[3]
2.3.5 Příklady pil a jejich technické parametry
BR 50
Lehká pila bez osvětlení s pracovním stolem z laminované dřevotřískové desky o síle 18 mm. Na objednání je možnost dodání odsávací jednotky na prach od nože. Pila je vhodná na lehčí materiály, drobnou konfekci a prádelní výrobu.
Obr. 5 Nože pásové (údaje v mm)
24 Technická specifikace:
o Max. výška řezu 100 mm
o Průchodnost od ramene k noži 500 mm o Výška pracovního stolu 870 mm
o Rozměry pracovního stolu 900 x 1800 mm
VP90E s regulací
Pila vodná pro široký sortiment textilních materiálů, bez osvětlení, lehký ohraničený stůl z laminované dřevotřískové desky o síle 18 mm. Na objednání je možné dodat pilu s plynulou regulací nože 5 – 20 m/sec. Pila je s regulací nože.
Technická specifikace
o Max. výška řezu 200 mm
o Průchodnost od ramene k noži 900 mm o Pracovní stůl 1250 x 1800 mm
o Výška pracovního stolu 900 mm o Napětí AC 230/400 V
o Výkon motoru 0,75 kW
Obr. 6 Pila BR 50
25 PŘS4 –dvourychlostní,RS1100-jednorychlostní
Pásová pila má možnost dvou rychlostí. Možnost pevného, posuvného stolu, příložníků, pravítek. Je možná dostavba intenzivního odsávání, zvýšení výšky řezu, vakuového stolu
Technická specifikace o Jedno/Dvourychlostní
o Základní rozměry stolu 2000 x 1500 mm o Max. výška řezu 160 mm
o Vzdálenost ramene od nože 1100 mm o Výška stolu 900 mm,
o Délka nože 4350 mm
Obr. 7 Pila VP90E
Obr. 8 Pila RS1100
26 PŘS 4
Pila upravená pro řezání pěnových materiálů. Pojízdný stůl, posuvné čelo, možnost tvarového vykrajování strunou.
Technická specifikace:
o Max. vrstva řezu 400 – 1100 mm o Průchodnost 1100 mm
o Pracovní stůl – Al popřípadě ocelový o Výška stolu 800 900 mm
[19]
2.3.6 Současní výrobci pásových pil
Kuris
Firma Kuris zajišťuje vysoký potenciál zkušenosti s více než 10.000 instalací po celém světě. Firma se zabývá vývojem, projektováním a aplikováním na nejmodernější technologie. Tak vznikají řešení vyznačující se vysokou kvalitou moderní techniky a technologie řízení. Ucelený sortiment výrobků umožňuje
Obr. 9 Pila PŘS4
27
individuální řešení, která jsou speciálně přizpůsobené místním podmínkám a organizačním předpokladům zákazníka.
Firma má zastoupení v mnoha zemích. A pracuje pro odvětví technických textilií, oblečení, stavebnictví, letecký a kosmický průmysl a jiné.
Bullmer
Společnost se zabývá střihárenskou technikou. Společnost Bullmer nabízí servis a prodej náhradních dílů. Prodej CAD/CAM systémů a poradenství v oblasti vzdělávání, odborné přípravy, analýzy a řízení projektů, software analýzu a softwarové úpravy.
Lectra Systémes
Je výrobce CAD a CAM systému pro zpracování technické konfekce a oděvních materiálů. Zabývá se systémy pro klasické řezání, ale i výrobou nekonvenčních automatizovaných systémů.
Gerber Technology
Je tradiční renomovaný výrobce CAD, CAM, CIM systémů.
[9]
2.3.7 Analýza klasického výřezu v současné době
Při analýze této technologie v Oděvním Podniku Prostějov Profashion a malosériové firmě ODOS s.r.o. vznikl podstatný rozdíl ve využívání technologie
28
klasického výřezu v současné době. Obě tyto firmy tento způsob používají, ale každá z nich odlišným způsobem.
Stručná charakteristika těchto firem:
OP Prostějov Profashion O firmě:
OP Prostějov Profashion jako jeden z nejvýznamnějších evropských producentů pánské a dámské konfekce je pokračovatelem dlouholeté krejčovské tradice v Prostějově, která sahá až do roku 1491, kdy byl v Prostějově založen krejčovský cech.
Moderní historie oděvnictví začala otevřením nového výrobního komplexu v roce 1964.
Současnou silnou pozici na trhu si podnik vybudoval a udržuje díky své moderní výrobní základně a módní produkci špičkové kvality. OP Prostějov Profashion je certifikován podle normy ČSN EN ISO 9001:2001
[15]
Firma O D O S Seloutky O firmě:
Firma ODOS-Seloutky má na trhu s pánskou konfekcí již sedmnáctiletou tradici a již v roce 1995 byla výroba orientována na pánské obleky a zimní pláště. Vysoká kvalita zpracování v kombinaci s použitím nejkvalitnějších vlněných a směsových tkanin dává vzniknout prvotřídním výrobkům a spokojenosti zákazníků.
[14]
Klasický výřez je technologií oddělování poměrně starší. Tímto faktem je tomuto oddělování přisuzovaná horší kvalita řezu. V současné době se používá spíše jako pomocné zařízení k automatizovanému výřezu nebo jako základní technologie
29
oddělování v malých malosériových dílnách,které vytvářejí plynulou montáž. V současné době modernizace a vývoje technologií se od tohoto způsobu oddělování pomalu, ale jistě ustupuje.
Klasické oddělování v podstatě nemá žádné materiálové omezení. Omezení je pouze ve výšce nálože, která velmi ovlivňuje kvalitu následného řezu. Nevýhodou v dnešní době celkové automatizace je manuální práce při tomto způsobu oddělování.
V současné době se technologie klasického oddělování používá pro svoji flexibilitu a pro svoji cenovou nenáročnost, která je oproti ostatním srovnávaným technologiím nejmenší.
Malé firmy v současné době nehodlají investovat do zařízení a nakupují spíše stroje repasované, které v rámci kvality umožní výřez téměř totožný se strojem novým.
Firma ODOS s.r.o. je firma s malosériovou výrobou. Její výrobní obrat je okolo 40 sak za měsíc a vlastní pásovou řezačku typu 1ST1.
Její základní technologií oddělování je klasický výřez a to převážně oddělování na pásové pile. Ostatní prvky oddělování klasickým výřezem používá zcela vyjímečně.
Firma tuto technologii zvolila na základě malosériové a částečně i měřenkové výroby.
Z toho vyplývá, že technologie klasického výřezu je uplatnitelná v měřenkové výrobě a ve výrobě atypických oděvů.
Firmě by se nákup novějšího zařízení nevyplatil, protože by firma nebyla schopna při současném objemu výroby dosáhnout návratnosti vynaložených prostředků.
Proto tato, a jí podobné malé firmy, jdou cestou nákupu starších repasovaných strojů, které lze pořídit za mnohem menší finanční částky než stroje nové.
Naopak Oděvní Podnik Prostějov technologii klasického výřezu používá jen jako pomocné řezání. Používá jej převážně při řezání určitých drobností a odlišností.
Typ používané pásové řezačky je SILENT 1250 S.
Jediným důvodem výřezu celé polohy je využití zbytkové polohy a to výřezu maximálně 2 kusů.
30
Pásová pila se dnes v Oděvním Podniku Prostějov převážně používá:
• u normálního materiálu na přeřez límců a stojáčků
• u materiálu z proužku na přeřez klop a zadních dílů
• u materiálu z kára na přeřez zadních dílů, a převážně probíhá kontrola Využití klasického výřezu, tedy především pásové pily ve větších firmách pomalu upadá. Větší firmy se snaží o efektivitu výroby, která je s tímto druhem technologie pomalu zastaralá.
2.4 Automatizovaný výřez
Na základě způsobu oddělování se řezací automaty rozdělují na konvenční (nožové) a nekonvenční (beznožové). U řezacích automatů je pohyb plně automatický a lze použít oba způsoby oddělování. Výřez je prováděn pomocí cutteru.
Cutter je řezací automat, který odděluje díly z vrstvy textilního materiálu tenkým oddělovacím nástrojem. Z pohledu nástroje se dělí na konvenční (přímý nůž, kolečkový nůž, vysokofrekvenční nůž) nebo nekonvenční (laser, plazma, vodní paprsek). Avšak každý z těchto způsobů má své výhody i nevýhody. Tomuto tématu výhod a nevýhod se budu věnovat v následném postupu mé bakalářské práce.
[5]
31
• Nekonvenční a konvenční nástroje
Tab. 1 Rozdělení konvenčních nástrojů
Nekonvenční nástroje Konvenční nástroje
Laserový paprsek Přímý nůž
Vodní paprsek Kolečkový nůž
Plazmový oblouk Vysokofrekvenční oscilační nůž
[10]
2.4.1 Řezací automat
Pojem řezací automat v sobě zahrnuje stroj řízený počítačem. Stroj vyřezává díly z vrstvy materiálu (nálože) tenkým řezným nástrojem.
Nástroj na řezání je umístěn v hlavě stroje a to ve směru osy Z (vertikálně).
Hlava koná pojížděcí pohyb po mostovém nosném rameni ve směru osy X, nosné rameno pojíždí po řezacím stole ve směru osy Y.
V souvislosti s řezacím automatem se může také jednat o plotter. Plotter je schopen místo vykreslení tvaru dílu díl přímo vyřezat z materiálu.
Používanějším označením řezacího automatu je cutter.
Řezací automaty můžeme rozdělit do určitých skupin podle základního určení, které jsou určeny strojovými vlastnostmi a parametry.
[10]
32 2.4.1.1 Základní prvky řezacích automatů:
Řezný nástroj:
• konvenční, nebo nekonvenční Pomocné nástroje:
• průbojníky, vrtáky, popisovací tužka Pohybové prvky:
• Hlava je nosič pracovních prvků a transportní prvek cutteru ve směru osy x (šíře stolu)
• Mostové rameno je nosič hlavy a transportní prvek cutteru pouze ve směru osy y
Stabilní prvek:
• řezací stůl - pracovní plocha, na které se materiál odděluje (povrch je upravený podle řezného elementu)
Ovládací a pomocné prvky:
• Technické příslušenství – vodiče pohonných médií (el. Energie, stlačený vzduch) nebo řezacích médií (voda, laserový svazek), řídící počítač, komunikační portál a síť, hardwarové příslušenství
• Programové příslušenství – Software, programy pro ovládání automatu
Automat je řízen počítačem, v počítači paměti jsou uloženy obrysy dílů v digitální podobě a zaznamenány jejich pořadí výřezu z polohy a jiné pokyny.
[5]
33
2.4.2 Příklady současných výrobců řezacích automatů
Gerber Technology Inc.
Tato společnost je renomovaný výrobce CAD, CAM a CIM systémů. Převážně však řezacích automatů pod názvem GERBERcutter. Společnost vyrábí ve svém programu dvě skupiny automatů a to nožové Gerbercutter a také automaty s noži kolečkovými Cutting Edge.
• Vyráběné řady s přímým nožem:
S3200,S5200,S7200 jsou odstupňované podle výšky nálože v komprimovaném stavu a ta činí 30,55,75 mm. Rozměry stolů 8,10*3 m. Statický nebo konveyorový stůl.
Většina strojů má umístěnou vakuovou vývěvu přímo v řezacím stole.
GT 3250,GT 5250,GT 7250 jsou řady menších cutterů s výškou nálože 30,55,75 mm. Rozměry stolů jsou 4,37*2,34 m. Kartáčový konveyorový stůl.
Zabudovaná vakuová vývěva.
GTxL je řezací automat pro výřez do 20 mm, kartáčový konveyorový stůl.
Zabudovaná vakuová vývěva. Používán pro zakázkovou výrobu.
• Vyráběné řady s kolečkovým nožem:
• DCS 2500-tuhý povrch, statický řezací stůl
• DCS 3500- tuhý povrch,konveyorový řezací stůl
• Taurus Leather Cutter je automat s kolečkovým nožem, použití pro
oddělování kůže, pracovní okno 0,90-2,51 x 1,80 m [5,8]
34 Investronica Sistemas
Je španělská firma založena v roce 1990. Patří mezi firmy vyrábějící CAD, CAM i CIM systémy pro oděvní průmysl a zpracovávání technické konfekce.
Řezací systémy se vyrábějí pod názvem Invescut.
• Vyráběné řady:
Investcut Diamond je cutter pro maximální výšku nálože 70 mm v komprimovaném stavu, vybavený nožovou inteligencí, vhodný pro oddělování oděvní i technické konfekce, konveyorový stůl s kartáčovým povrchem a zabudovanou vakuovou vývěvou.
Investcut Topaz je cutter pro maximální výšku nálože 63 mm v komprimovaném stavu, vybavený nožovou inteligencí, konveyorový stůl s kartáčovým povrchem, a zabudovanou vakuovou vývěvou.
Investcut Quartz je cutter pro maximální výšku nálože 40 mm v komprimovaném stavu, koneveyorový stůl s kartáčovým povrchem a zabudovanou vakuovou vývěvou. Vhodný pro malé firmy nebo zakázkovou výrobu.
Investcut Sapphire je cutter pro maximální výšku nálože 19 mm
v komprimovaném stavu, koneveyorový stůl s kartáčovým povrchem a zabudovanou vakuovou vývěvou. Vhodný pro malé firmy nebo zakázkovou výrobu.
Lectra Systemés
Je výrobce CAD a CAM systému pro zpracování technické konfekce a oděvních materiálů. Zabývá se systémy pro klasické řezání, ale i výrobou nekonvenčních automatizovaných systémů.
• Vyráběné řady:
Focus je řada nekonvenčních automatů, které oddělují pomocí laserového paprsku.
35
Vector je řada konvenčních řezacích automatů pro průmyslovou výrobu.
Jednotlivé řády jsou odstupňovány podle výšky nálože v komprimovaném stavu.
2500 výška nálože 25 mm v komprimovaném stavu 5000 výška nálože 50 mm v komprimovaném stavu 7000 výška nálože 70 mm v komprimovaném stavu
Prospin je řada automatů s maximální výškou nálože 1-2 vrstvy. Jsou používány v malosériové nebo v zakázkové výrobě. Jako řezací element je použitý kolečkový nůž.
Je zabudovaná vakuová vývěva.
Topspin je řada automatů pro jednovrstvý výřez. Zařízení je vhodné pro zakázkovou či vzorkovou výrobu. Stroj je opatřen etiketovací hlavou, která slouží pro opatření vyřezaného dílu etiketou. Řezný element je kolečkový nůž se speciálním povrchem v konveyorovém provedení.
[5]
2.4.2.1 Rozdělení řezacích automatů:
Podle oddělovacího nástroje
• Konvenční (přímý nůž, kolečkový nůž, vysokofrekvenční nůž)
• Nekonvenční (plazma, laser, vodní paprsek)
Podle maximální výšky materiálu v komprimovaném stavu
• Nálože jednovrstvé (1 – 3 listy)
• Nálože nízkovrstvé (10 – 25 mm)
• Nálože středněvrstvé (25 – 55 mm)
36
• Vysokovrstvé (55 -75 mm)
Podle konstrukce a druhů řezacích strojů
• Konstrukce transversální
• Konstrukce statická
• Stoly s pevným povrchem
• Stoly s konveyorovým povrchem
• Stoly s kartáčovým povrchem
• Stoly s tuhým povrchem
• Stoly se speciálním povrchem
Podle způsobu uspořádání ve výrobní lince
• Uspořádání pro statický stůl (lineární, rozvětvené)
• Uspořádání pro konveyorový stůl
[10]
Konvenční automatizovaný výřez
Konvenční výřez je tedy prováděn už předem zmiňovanými konvenčními nástroji.
Pro objasnění je zde uveden přehled všech technik.
2.4.3 Přímý nůž
Nůž vykonává přímočarý pohyb vratný ve směru osy Z. Rychlost nože je závislá na otáčkách motoru. Otáčky jsou nastavitelné přímo cutterem, nebo si nastavení určuje sám pracovník, v závislosti na výšce oddělovacího materiálu.
37
Velkou roli hraje to, pro jakou výšku materiálu je nůž určen (pro vysoké nálože jsou určeny dlouhé nože, pro nízké nálože krátké nože).
Nejvíce je nůž zatížen při vyřezávání křivek při průchodu vyšší vrstvou materiálu. Proti tomuto působení odporových sil mají automaty zařízení pro vyvažování nože (nožová inteligence). Nožová inteligence je v podstatě zařízení, které napomáhá vyvažovat odporové síly materiálu, které působí na nůž. Pokud by došlo k vychýlení nože, tak čidla vyšlou impuls a řídící jednotka zreguluje otáčky motoru a natočí nůž více kolmo k řezanému materiálu.
Nůž se v žádném případě nesmí vychýlit z důvodu nebezpečí podřezání spodních vrstev materiálu.
[10]
2.4.4 Povrch stolu
Povrch stolů je kartáčový. Kartáč je tvořen štětinami, do kterých prochází hrot nože a zabraňují otupování. Kartáče mají hrubé štětiny z POP, asi 1 mm silné, výška je závislá na typu cutteru přibližně 25-40 mm. Štětiny jsou uloženy v rámečku. Rámeček má rozměry 60 x 60 až 100 x 100 mm. Rámečky se vkládají do speciálních lišt, nebo roštů zvané sloty. Nálož musí být podložena perforovaným papírem.
[5,10]
Obr. 10 Rámeček se štětinami a sloty
konveyorového
38 2.4.5 Kolečkový nůž
Na řezacích automatech je novější záležitostí. Pracuje jako rádlo a materiál se spíše vykrajuje, než vyřezává. Nůž je z uhlíkové oceli. Broušení nože se neprovádí z důvodu nízké ceny nože. Nože se tedy po opotřebení vymění. Vyrábí se ve dvou velikostech pro materiály jednovrstvé a hlubší řezy.
Kolečkový nůž je uchycen na speciálním čepu, který umožňuje vychýlení nože podle tvaru výřezu materiálu. Přítlak nože je podmíněn výšce materiálu, a to pomocí pneumatického válce.
Hlava automatu obsahuje více průměrů nožů (menší, větší průměr), nebo kolečkový nůž s vysokofrekvenčním oscilačním nožem.
Průměrná rychlost výřezu je 30 m/min. a maximální výška nálože je 6 mm.
Povrch stolu při tomto oddělování je tuhý. Je to silnější speciální plastová podložka. Povrch je prodyšný, obsahuje otvory pro přisátí textilie. V případě vyšší nálože se poloha pokrývá fólií z mikrotenu a to z důvodu přisátí a zafixování textilie.
[5,10]
Obr. 11 Kolečkový nůž
39 2.4.6 Vysokofrekvenční oscilační nůž
Toto zařízení slouží jako doplňkový nůž ke kolečkovému noži. Jedná se o řezání mikrokmitáním. Nůž slouží jako spojovací článek mezi řezáním a vykrajováním. Nůž kmitá a prosekává materiál.
[5,10]
2.4.7 Nekonvenční automatizovaný výřez
Nekonvenční řezné nástroje rozlišujeme na teplé nástroje (plazmový oblouk, laser) a studené nástroje (vodní paprsek).
2.4.7.1 Řezání laserovým paprskem
Této technologii oddělování se samostatně zabývám v další části mé bakalářské práce.
2.4.7.2 Řezání plazmou
Plazma jako pojem je zaveden v roce 1923. Plazma je elektricky vodivá a emituje světlo ve viditelném ultrafialovém oboru.
Plazmový oblouk je podporován a stabilizován proudem plazmového plynu, což je argon a vodík.
Plazma se vytváří v plazmotronu. Plazmotron je speciální tryska, která obsahuje speciální wolframovou elektrodu (katodu). Tato katoda je dutá a má kanálky pro
40
cirkulaci chladícího média (vody). Vlastní řezaný materiál či podložku stolu můžeme označit jako anodu. Řezání začíná nutností zapálením oblouku, tímto procesem se mezi katodu a kladně nabitou trysku přivede elektrický napětí. Po zapálení se tryska odstaví a elektrické napětí následně probíhá mezi katodou a děleným materiálem. Odstraňování materiálu a zplodin probíhá odsáváním nebo vyfukováním pomocí procesního plynu.
Řezání plazmou bylo v konfekci prováděno pokusně a v praxi se nepoužívá.
Nevhodné je pro svou ekonomickou a technickou náročnost pro zajištění provozu. Při použití by bylo potřeba menšího počtu listů v náloži a obtížného nastavování plazmového oblouku na různé druhy oděvního materiálu.
[5,10]
Obr. 12 Plazmotron 1-dutá elektroda, 2-plazmový plyn,
3-procesní plyn
Obr. 13 Stroj MultiClam Plazm
41 2.4.7.3 Řezání vodním paprskem
Tlak vodního paprsku vzniká průchodem změkčené vody speciální tryskou. Tlak vody je přibližně 300 – 500 MPa.
Tlak vody je docílen pomocí vysokotlakové pumpy. Voda se natlakuje na první stupeň přibližně na 4kPa a je hadicemi vyslána k vysokotlakové pumpě. Vysokotlaková pumpa vodní paprsek natlakuje na druhý stupeň 300- 500 MPa a vysokotlakovými hadicemi je přivedena k trysce. Poté voda v podobě paprsku prochází tryskou a následně děleným materiálem. Svou dráhu ukončuje ve vodní hladině, která je umístěna pod pracovním stolem. Odtud je voda přefiltrována a následně opět použita.
Rychlost vody je 3 krát větší než rychlost vzduchu, asi 1000m/s. Rychlost řezání je závislá na druhu děleného materiálu. Například PE folie s tloušťkou 5 mm je oddělena rychlostí 250mm/s.
Výhodou je, že řez je velmi přesný a čistý. Pořizovací a provozní náklady jsou nižší než u laseru a plazmy.
Nevýhodou je, že se při oddělování vzniká mokrý řez, který je při řezání klasických materiálů nežádoucí.
Obr. 14 Řez speciální tryskou 1-safírová řezací tryska, 2-abrazivní řezací tryska, 3-
drť přidávaná do vodního paprsku, 4- vodní paprsek
42
Oddělování plazmou se využívá v oddělování technických konfekcí, oddělování fólií, houževnatých technických textilií.
[5,10]
2.4.8 Popis konstrukce a druhy řezacích stolů u cutterů
Stůl k oddělování je v podstatě podstavec, s přesně upraveným povrchem.
Konstrukce je obalena plastovými nebo plechovými kryty. Okraje mají zkonstruovány speciální kolejnice pro pojezd ramene.
2.4.8.1 Rozdělení podle konstrukce podstavce stolu
• Transverzální konstrukce - řešení stolu je použito u typu cutterů
s konveyorovým stolem. Transversální stůl je pohyblivý, nestojí pevně na podlaze, ale na podvozku, který se pohybuje po speciálních kolejnicích.
Kolejnice jsou zabudovány v podlaze. Pohyb po kolejnicích je regulován pomocí elektromotoru. Počet a konstrukce kolejnic je určena délkou konveyorových stolů.
Obr. 15 Stroj pro oddělování vodním
paprskem
43
• Statická konstrukce
Řešení je použito u převážné většiny stolů cutterů. Stoly jsou nepohyblivé a stojí pevně na podlaze. Často dochází k fixaci stolu z důvodu zabránění pojezdu po podlaze.
• Stůl s nepohyblivým povrchem
Povrch stolu je nepohyblivý a speciálně upravený pro určitý řezací nástroj. S porovnáním s konveyorovými stoly mají nepohyblivé stoly nevýhodu v nutnosti nejprve díly vybavit (odstranit) z pracovního stolu. Aby nedocházelo k časovým ztrátám používá se více řezacích strojů dohromady pro jednu řezací hlavu. Tyto stoly se používají pro dlouhé a vysoké nálože (hromadná výroba) nebo krátké a nízké nálože (vzorková výroba).
• Stůl s konveyorovým povrchem
Stůl je v podstatě dopravníkový pás s upraveným povrchem pro určitý řezací nástroj. Posun polohy je automatický, určený programově. Výhodou tohoto cutteru je, že může pracovat nepřetržitě. Hlava vyřezává jen v určité části, a to v řezacím okně.
• Stůl s kartáčovým povrchem
Používá se u cutterů s přímým nožem. Kartáče mají hrubé štětiny z POP,asi 1 mm silné,výška je závislá na typu cutteru přibližně 25-40 mm. Štětiny jsou uloženy v rámečku. Rámeček má rozměry 60 x 60 až 100 x 100 mm. Rámečky
Obr. 16 Konveyorový stůl 1- konveyorový pás se štětinami 2-
skříňkový podstavec stolu
44
se vkládají do speciálních lišt,nebo roštů zvané sloty. Nálož musí být podložena perforovaným papírem, z důvodu vtlačení materiálu do štětinového povrchu. Z vrchní strany je řezaný materiál pokryt mikroténovou fólií z důvodu stlačení.
• Stůl s tuhým povrchem
Použití je určeno pro kolečkové a vysokofrekvenční nože. Jedná se o silnější plastovou podložku. Povrch desky je prodyšný, obsahující pór. Přisátí probíhá za působení vakuové vývěvy. Pokud nálož obsahuje více jak jednu vrstvu, je nálož pokryta mikrotenovou fólií z důvodu stlačení a zafixování.
• Stůl se speciálním povrchem
Povrch stolů pro použití laserového či vodního cutteru.
[5,10]
2.4.9 Příklady řezacích cutterů
GTxL
Stříhací stroj GTxL je nejnovější součástí série GT a je ideální pro malosériový střih materiálu pro nízkou a střední vrstvou řezu až do 2,5 cm. Systém je zejména vhodný pro dámskou módu, obleky, sportovní oděvy a průmyslové výrobky jako nábytek nebo interiéry dopravních prostředků.
Obr. 17 Rámeček se štětinami a
sloty konveyorového
stolu
45
(viz. příloha)
GT5250
Stříhací stroj GT5250 je určen pro dosažení vysoké produktivity, dokonalé kvality střihu a vyžaduje pouze minimální zásahy obsluhy. K dispozici je několik standardních střihových stolů o různé šířce, délce a výšce tak, aby je bylo možno spojit s pokládacími stoly. Odolné vyztužené polymerové panely nabízí atraktivitu spojenou s vysokou užitnou hodnotou.
(viz. příloha)
Obr. 18 Řezací cutter GTxL
Obr. 19 řezací cutter GT5350
46 DCS 3500
Řešení pro velkokapacitní výřez v jedné vrstvě. Zařízení DCS v provedení s dopravníkovým pásem nabízí tu nejvyšší možnou průchodnost při řezání v jedné vrstvě.
Předností nízko- a jednovrstvého řezání jsou rychlost, přesnost a pružnost. K dalším přednostem připočtěme úspory materiálu, schopnost řezání do vzoru a nízké provozní náklady.
(viz. příloha) [8]
2.4.10 Analýza automatického výřezu v současné době
V současné době útlumu produkce konfekční výroby je snahou každé firmy co nejefektivněji vytvořit výrobek s nejlepšími ukazateli kvality a s co nejmenší ekonomickou ztrátou. Proto každá firma volí určitý způsob oddělování podle svého výrobního zaměření a produktivity.
Čím vyšší produktivita, tím více se vyplatí pořídit pro firmu efektivnější oddělovací zařízení, které je pro zvolenou výrobu vyhovující. Každá firma si musí předem zanalyzovat, kterou technologii oddělování má smysl v určité konkrétní výrobě použít a kterou ne. Každý zmíněný způsob oddělování má své klady i zápory a každý
Obr. 20 řezací cutter DCS 3500
47
výrobce či firma se musí rozhodovat co nejracionálněji. Při své analýze jsem navštívila firmy, které se diametrálně liší v určité technologii oddělování a to je dáno jejich zaměřením, počtem zaměstnanců a celkovou image firmy.
Automatický výřez – konvenční
Pro automatizovaný výřez byla použita analýzu řezacího cutteru firmy Koutný spol. s.r.o. (VectorFashionFX) a Oděvního Podniku Prostějov Profashion.(S91, Assyst/Bullmer XL 7501).
V současné době je na pomyslném vrcholu automatický výřez. Tato technologie oddělování je nejvíce aplikovatelná v podmínkách hromadné výroby. Pořizovací náklady jsou sice vyšší než u klasického výřezu, ale efektivita výroby je naopak mnohonásobně větší z důvodu rychlosti. U tohoto způsobu oddělování nehrozí podřezávání nálože vůči vrchní a spodní vrstvě, z důvodu podtlaku a zamezenosti vykřivení nože. Celý proces výřezu je řízen programem, a tím usnadňuje práci pracovníka, který slouží spíše jako kontrolní prvek, který jen zadává potřebné hodnoty do programové zařízení cutteru. Výhodou pro současnou dobu je fakt, že tento způsob oddělování je plně automatizovaný a nevyžaduje skoro žádnou těžkou práci. Důležitá je především znalost programu daného cutteru, aby nedocházelo ke zbytečným prodlevám či chybám z důvodu nesprávného zadání hodnot. Na tomto řezacím automatu lze provádět dvoj,troj i čtyřpolohy. Pokud se řeže materiál s károvým vzorem je vyřezán s určitým přídavkem a následně doupraven pomocí zařízení na klasický výřez (pásová pila). Na každou nálož je vytvořen program, do kterého pracovník zadává vstupní hodnoty a údaje. I přes vysokou pořizovací cenu, nákladnou údržbu a provozní náklady je tento druh oddělování pro určitý okruh firem nezbytnou nutností, protože zvyšuje efektivitu, přesnost a tím i úsporu materiálu a v neposlední řadě úsporu času.
Nevýhodou zařízení je jeho velká rozměrnost, díky které je problém s umístěním do menších dílen. Další nevýhodou velká spotřeba elektrické energie.
Na cutteru se může řezat jakýkoliv materiál. Omezení mají pouze materiály, které jsou neprodyšné a nemohou se přisát na pracovní desku stolu. Při řezání odlišných materiálu nebo dílových částí musí pracovník předem zadat do programu, co a z čeho se
48
bude řezat. Tedy zadá druh, počet střihových dílů a materiál. Při zadání se pracovníkovi zobrazí tabulka, ve které se objeví předem vypočítaná rychlost, hodnota podtlaku potřebného pro kvalitní výřez, naznačení cviků, vnitřních řezů, otáčky nože, kde se zahájí a ukončí řez. Omezenost použití vůči materiálu není skoro žádné. Automatický výřez lze uplatnit na všechny typy oděvního materiálu, jako je vrchový, podšívkový i výstužný materiál.
Pro srovnání automatizovaný výřez (cutter) má přibližně takovou výkonnost, že by se dal nahradit až 5 pracovníky klasického výřezu (pásová pila).
I když firma vlastní takový řezací automat, nemůže se spolehnout, že jiné oddělovací zařízení již nepotřebuje. I zmiňovaný cutter se neobejde bez pomocných zařízení, která mu napomáhají. Jeho omezenost je v měřenkové výrobě nebo výrobě atipických oděvů, kde se po následném výřezu díly doupravují pomocí klasického výřezu. Z tohoto příkladu je zřejmé, že pro malosériovou výrobu či výrobu po několika kusech se využívání strojového zařízení nevyplatí.
2.5 Laserové oddělování- Laser cutting
Tato technologie oddělování je založena na soustředění světelného parsku do jednoho bodu a jeho proměně v tepelnou energii. Je to způsob, který se využívá, pokud je nutné oddělit materiál s malou tepelnou vodivostí.
Základním snahou při laserovém řezání je, aby se materiál co nejrychleji odpařil a zachoval co nejmenší oblast zasažené tepelnými účinky.
2.5.1 Složení laserové zařízení
Zařízení pro oddělování je tvořeno 5 prvky:
• Program pokynů k oddělování pro paměť počítače
49
• Počítač
• Poziční zařízení
• Laser
• Dopravník
[4,7]
2.5.2 Laserové zpracování materiálů
Ve zpracování materiálů se laser využívá jako nositel intenzivní radiační energie, která usměrněně působí na objekt. Energetický účinek laseru na materiálu je závislý na laseru a na fyzikálních vlastnostech materiálu. Účinek také velice ovlivňuje čas interakce laseru s materiálem.
[7]
2.5.3 Rozdělení laserové procesu řezaní - Metody
• Sublimační – nevzniká téměř žádná tavenina, objevuje se vysoká intenzita záření. Řezání vyžaduje pečlivé nastavení optické pro určitou tloušťku
materiálu. Maximální rychlost je nepřímo úměrná odpařovacímu teplu materiálu a přímo úměrná rychlosti proudění řezného plynu. V konfekci se nepožívá.
• Tavení – nejpoužívanější způsob. Materiál se roztaví a odstraní se od sebe pomocí procesního plynu, kterým je nejčastěji tlakový vzduch. Na základě tlaku se řezání rozděluje na :
o Vysokotlakové řezání – 6 kPa (požití na houževnaté kovy) o Nízkotlakové řezání – 3 – 3,5 kPa (použití na ostatní materiály a
50 konfekci)
Ve srovnání s jinými metodami je tento způsob nejpomalejší. Maximální rychlost stoupá lineárně s výkonem laseru a snižuje se přibližně lineárně s teplotou a tloušťkou materiálu.
• Oxidační – pomocí kyslíku je v místě působení parsku vyvolána exotermická reakce. Tato reakce způsobuje energetický růst účinku laseru. Tento způsob je časově nejvýhodnější, ale není vhodný pro oddělování ostrých geometrických tvarů a malých otvorů. V konfekci se nepoužívá.
[7]
2.5.4 Problém při oddělování laserem
Problémem u oddělování textilií laserovou technologií, zvláště pak v oděvním průmyslu je současné oddělování textilií ve vrstvách. Jsou-li v textilii zastoupena ve velkém množství termoplastická vlákna hrozí nebezpečí termoplastického spojení vrstev. Proto je potřeba zajistit takové technologické podmínky, aby k tomuto jevu nedocházelo. Mezi tyto podmínky můžeme zahrnout proložení vrstev vrstvami papíru, či viskózovými rounovými textiliemi, které se vyžívají jako výztuž v oděvnictví. Mezi technologické podmínky patří dosažení nepříliš rozměrných kulových útvarů nebo jejich splynutí ve větší celky. Tohoto způsobu jde dosáhnout například místním ochlazením řezu. Každou možnou optimální technologii je vždy nutné na danou textilii vyzkoušet.
[7]
2.5.5 Jednovrstvé a vícevrstvé oddělování
51
Jak ukázaly zkušenosti, jsou laserové oddělovací systémy produktivní, a to již při oddělování jediné vrstvy, ekonomicky výhodné. Při oddělování více vrstev materiálu je nutné pro každý materiál vypracovat podmínky, a to úpravou oddělovací hlavice.
Jednou z možností, jak provádět vícevrstvé oddělování vláknových vrstev, aniž by došlo k jejich propojení, je opatřit laserovou hlavici soustavou ekvidistantních navzájem propojených plošek s otvorem pro laserový paprsek.
[5,7]
2.5.6 Využívání technologie oddělovaní laserem u textilních materiálů
V současné době jsou pro průmyslové řezání nejvíce používané kontinuální Co2 lasery se středním výkonem do 15 kW. Lasery s oxidem uhličitým se staly nejvýkonnějšími lasery a to vzhledem k jeho velikosti trubice. U takových laserů se tepelná energie mění v obrovskou energii infračerveného záření. V laseru se vytváří úzký paprsek světla o jedné vlnové délce. Tento děj nastává, protože už nezasahují jiné vlnové délky a jde tím pádem využít pouze energii laseru s jednou vlnovou délkou.
Obr. 21 Úprava oddělovací laserové
hlavice
52
Lasery CO2 se v dnešní době využívají v technologii, ve vojenské i kosmické technice a ve vědeckém výzkumu. Výhodou využívání laserového oddělování v dnešní době je velká rychlost, možnost řezání různých tvarů, možnost automatizace, bezkontaktní působení, dobrá kvalita řezu a malá zóna tepelného působení.
[7]
2.5.7 Parametry záření pro řezání materiálu
• Výkon parsku
• Transparence fokusační optiky (snižování se stárnutím optiky)
• Ohnisková vzdálenost optiky
• Poloha ohniska vzhledem k povrchové ploše obrobku
Laserový paprsek je charakteristický svojí vlnovou délkou, výkonem, rozdělením hustoty energie v příčném řezu, polarizací, divergencí a průměrem. Pro získání optimální hustoty energie je paprsek fokusován čočkovou optikou.
[7]
Obr. 22 Laserová řezačka MEGACUT
53 2.5.8 Typy laserů současnosti
Vláknové lasery
Vláknové (nebo také fiber lasery) jsou nejnovějším typem laserů, které se začaly používat pro aplikace laserového značení, gravírování a řezání. Za svůj název vděčí optickému vláknu, jelikož vlákno je aktivním prostředím a zároveň tvoří vlastní laser.
Celkově se jedná o nastupující, velmi pokrokovou a moderní technologii, která se začala v posledních letech stále intenzivněji prosazovat. Vláknový (fiber) laser - jako aktivní prostředí je použito ytterbiové optické vlákno. Vlnová délka laseru je v rozsahu 1055-1075nm, typicky 1064nm. Vláknové lasery se vyznačují vysokou účinností, proto mají nízký příkon a běžně se chladí pouze vzduchem. Mohou být kontinuální nebo pulsní.
CO2 lasery
Jako aktivní látka je použit plyn - kysličník uhličitý. Čerpání je prováděno vysokofrekvenčním pulzním polem. Lasery pracují v kontinuálním módu na vlnové délce 10600nm. Výkon laserů je odstupňován následovně: 12W, 20W, 30W, 40W, 55W a 100 W.
Vhodné materiály pro popis jsou většinou organické látky jako dřevo, papír, kůže, textilie a jiné. Dále pak průhledné plasty a sklo.
Nd:YAG lasery
Jako aktivní látka je použit krystal nazývaný Nd:YAG - ytrium aluminium granát (YAG) obohacený Neodymem (Nd).
54
Vlnová délka laseru je 1064nm. Čerpání Nd:YAG krystalu je prováděno opticky. Tradiční a dnes již dožívající technologie je čerpání kryptonovou výbojkou (lampou), kterou používá např. model LASERscript
V současné době běžná a zavedená je technologie čerpání polem polovodičových diod používaná v modelu LASERdiode. V obou případech je nezbytné laser a výbojku či diody chladit vodou. Laserový svazek je modulován speciálním krystalem (AOM - acoustooptic modulation) ovládaným RF signálem. Lasery pracují v kontinuálním nebo pulzním módu.
Příklad srovnání CO2 a Nd:YAG laseru
Tab. 2 Srovnání laserů CO2 a Nd :YAG laseru
Systém laseru CO2 Nd:YAG
Vlnová délka (µm) 10,6 1,06
Průměrný výkon (kW)
Do 25 Do 0,6
Poloměr paprsku (µm)
50 - 500 10 - 100
Mezi další typy laserů patří:
• Excimerové lasery – složitá údržba, velké náklady a vysoká pořizovací cena
• Rubínový laser – v současnosti nepříliš využívaný
• Alexanritový laser – v současnosti nepříliš využívaný
[7]
55
Lasery nacházejí uplatnění v prvotních i finálních stádiích výroby, kdy se běžně používají ke značení, gravírování, řezání, vrtání, sváření. Dnes se laser již nepovažuje jen za špičkovou technologii, ale i za nástroj, který pomáhá dělat práci rychleji a kvalitněji.
Oddělování pomocí laserů se využívá v průmyslové výrobě, pokud je požadavek vyříznutí materiálu do složitého tvaru, řezání se zvýšenou přesností a v malých nebo často se měnících sériích. Řezat lze široké spektrum materiálů, jako jsou kovy, plasty,
přírodní a jiné materiály.
[7]
2.5.9 Vybraní výrobci laserových systém
Medicom a.s.
O firmě:
Firma Medicom a.s. nabízíme širokou škálu laserů ve výkonové oblasti 0-150W.
Těžiště produkce spočívá v laserech typu Fibre (vláknové), Nd:YAG a CO2, které jsou zejména určeny pro laserové popisování a značení, průmyslové značení, gravírování, řezání a svařování.
Lasery se vyrábějí v různých provedeních počínaje od nejjednodušších samostatných laserových hlav určených k dalšímu zabudování přes univerzální standardně vyráběné modely až po speciální a na zakázku stavěné systémy.
56
[13]
Trotec
O firmě:
Firma Trotec používá gravírovací a řezací lasery a přestavuje světovou špičku v kategorii laserů s pohyblivou hlavou. Koncepce, konstrukce a neustálý vývoj jsou zárukou vysoké produktivity práce, provozní spolehlivosti, nízkých nákladů na provoz a údržbu. Tedy rychlého vrácení investovaných peněz. Firma má za cíl postavit stroje, se kterými bude práce snadná asi jako s běžnou laserovou tiskárnou. Proto vznikl i jedinečný obslužný program JobControl, pomocí něhož se obsluha laseru může rychle stát mistrem svého oboru.
[23]
ALT s.r.o.
O firmě:
A L T znamená Aplikovaná Laserová Technika. Firma se laserovou technikou zabývá téměř 20 let, laserové stroje vyrábí od roku 1992, jako A L T s.r.o. působí od roku 1994.
Firma vyvíjí a vyrábí špičkové laserové technologie a také pomocí laserů vyrábí.
V Čechách tyto stroje slouží mnohým z nejvýznamnějších výrobců razítek a reklamních
Obr. 23 Deskový laser Co2
57
agentur, mimo republiku slaví úspěchy především v Rakousku, Švýcarsku, Lichtenštejnsku a Německu. Doménou firmy jsou řezací a gravírovací stroje na bázi uzavřených CO2 laserů a výkonu řádově desítek až stovek Wattů.
[11]
P.M.P. Company s.r.o.
O firmě:
Společnost je dodavatelem průmyslových laserů do České republiky, to dodavatelem výhradním. Firma P.M.P. Company dodává stroje pro gravírování,řezání a obrábění Nabízí lasery s výkonem 30- 150 W.
[16]
Obr. 24 Laser vyrobený pro firmu Zdeněk Klimeš –
výroba sportovních potřeb
Obr. 25 Laser firmy P.M.P Company
