High technology na hořické škole

Střední průmyslová škola kamenická a sochařská, Hořice uspěla ve výběrovém řízení v programu Regionální operační program NUTS II Severovýchod. Předmětem úspěšného projektu je Robotizované pracoviště 3D.

V České republice již řadu let můžeme kolem sebe pozorovat typické modré cedule, které sdělují, že čtenář hledí na nějakou stavbu nebo technologii, která se v naší zemi realizovala s finanční spoluúčastí EU. Nebude trvat dlouho a prostě přestaneme být příjemcem těchto peněz. I sebekritičtější pohled na EU musí připustit, že toto období bylo a je dobrou a neopakovatelnou příležitostí něco zlepšit, dohnat nebo dokonce nastolit. Pro oblast rozvoje technologií se jedná o příležitost inovace vyššího řádu.

Úspěšné výběrové řízení

SPŠKS Hořice uspěla ve výběrovém řízení v programu „Regionální operační program NUTS II Severovýchod” v oblasti podpory „13.4.2 Podpora spolupráce se středními školami a učilišti, dalšími regionálními vzdělávacími institucemi a úřady práce, rozvoj inovačních aktivit v regionu”. Předmět úspěšného projektu je „Robotizované pracoviště 3D”. Celkové výdaje projektu jsou 12,38 mil. Kč a dotace z EU 8,7 mil. Kč.

Při prvním testování podnikatelského ba i akademického prostředí se syrovým konceptem projektu jsem zaznamenal nezvyklé množství udivených tváří a otázek, kde na konci věty, bylo kromě otazníků cítit i vykřičník. Inovovat tisíce let staré a mnohdy neměnné technologie, které stojí a padají na statisticky vzácné extrémní zručnosti a tvořivé invenci je pro mnohé sochaře a restaurátory „silná káva”.

Robot pro sochařské práce

Jak takové pracoviště bude vypadat? Z názvu je patrné, že se jedná o robota se sedmi stupni volnosti, mimochodem naše ruka má stupňů volnosti pět. I laik zná tyto stroje z televizních záběrů, kde pracují např. na linkách u hromadné výroby automobilů. Umějí montovat jednotlivé díly, svářet apod.

Robot pro sochařské práce má jako základ vřeteno, které má regulovatelné otáčky a výkon v řádu několika kW. Toto vřeteno je schopno v režimu řízení měnit asi 16 druhů nástrojů. Od kotoučové pily pro odřezávání materiálů až pro miniaturní frézku, která je schopna do povrchu kamene vybrousit např. vlasy, nebo nástroje schopné povrch leštit „do podlesku”. Je samozřejmé, že celá technologie řezání je postavena na fyzikálním principu abraze a tomu odpovídají i materiály nástrojů – cermety na bázi diamantu. Použití cermetu pak vyžaduje účinné chlazení a celá technologie je opticky v disperzi vody ve vzduchu – mlze. Kinematika robotického ramene je řízena a pracuje ve sférické soustavě.

Robot SAW – Pegollo – Carrara 012

3D scanner a jeho využití

Dalším významným článkem je 3D scanner. Jde o zařízení, které je schopno bezdotykově a velmi přesně načíst tvar modelu nebo díla. Tento scanner je často kombinován se systémem fotogrammetrie. Pracovat může za denního světla nebo pracuje s vlastním zdrojem – laserem. Náš projekt (zatím) počítá se skenováním nejenom tvaru, ale také kalibrací barev objektu.

Údaje scanneru zpracuje počítač, který v interaktivním režimu nabízí operátorovi možné technologie vyřezání skulptury. Dále se celé zařízení chová jako obráběcí stroj. Tedy nejdříve pracuje nahrubo s hlavním cílem odebrat co nejvíce materiálu a poslední operací je jemné dotvoření povrchu a zmenšení drsnosti povrchu.

Vstup pro řízení ramene robota však nemusí být pouze ze scanneru „načtením” nějakého reálného modelu a jeho případné transformaci velikosti. Může být výsledkem práce na další periferii pracoviště, kde pomocí výkonného počítače lze modelovat objekty v digitální podobě, tedy virtuální realitu.

Obecně zpracování digitálních dat umožňuje celou řadu možností, které programátoři znají pod pojmem editace. Restaurátoři jistě ocení, že mohou na poškozeném díle, kterého se ani nedotkli, navrhnout v digitální podobě např. chybějící část, vyzkoušet varianty řešení složitějších děl apod.

Scanner umožní dokumentaci skulptur v jiné kvalitě. Dnes i velmi dobře zdokumentovaná skulptura je sbírkou fotografií, tedy 2D. Je pravda, že zkušený sochař nebo restaurátor dokáže z fotografie udělat 3D, ale je to spojeno s určitými podmínkami. Ve své fantazii jdeme na škole dál a vidíme možné celé digitální galerie. Dnešní jejich návštěvník může dílo prohlížet, někdy chodit kolem něj a maximálně si může kleknout nebo stoupnout na špičky. Víc možností s polohováním očí nemá. V digitální galerii bude možné pozorovat dílo z poloh, které jsou částečně možné např. pod vodou pro pozorovatele – potápěče. Pro takovou galerii v zatopeném lomu již naší žáci sochy sekali.

Digitální tvorba, která počítá s konstelací tvůrce obdařeného zručností a invencí od svého vzniku. Dnes lze modelovat s virtuální hlínou pomocí speciální periferie počítače, která snímá pohyb ruky ve 3D s virtuálním nástrojem. Klasickou myš, tedy 2D, dnes ovládá většina populace.

Robot SAW – Pegollo – Carrara 012

Obrácená tiskárna

Z hlediska SW, případně podobných pracovišť, jsou dnes spíše používány technologie, které ve 3D tisknou. Tyto jsou finančně únosné v oblasti designu např. v automobilovém průmyslu. Technologie, která je předmětem projektu je pouze jakási „obrácená tiskárna”.

Ve světě jsou na výstavách již podobné komplety k dispozici. Jejich základní charakteristikou je skutečnost, že obráběný materiál je relativně měkký. Podle Mohseho stupnice se jedná o tvrdost 3, tedy kalcit. Lze očekávat, že obrábění tvrdších materiálů bude předmětem vývoje těchto zařízení. Pro účely vzdělávání není problém používat měkké přírodní materiály nebo např. pěnové betony – ytong. Do budoucna budou periferie robotů zaznamenávat vývoj ekvivalentní NC a CNC obráběcích strojů.

Pro střední Evropu, kde sochy v exteriéru jsou sekány z materiálů tvrdších než jsou mramory, je tato technologie výzvou. Jako výzvu ji přijala i naše škola a byla schopna přesvědčit svojí vizí i posuzovatele projektu.

Zdůvodnění a závěr

Zároveň je to zdůvodnění, proč je podobných zařízení tak málo. Pro komerční účely je tato technologie velmi nákladná. Dokud nebude skončen vývoj ramen, které snesou větší hodnoty řezných odporů a nebudou schopny adaptace nelze očekávat nějaký překotný růst počtu jejich nasazení. Pro vzdělávací instituce, nejenom v naší zemi neplatí příliš, že žáci jsou připravování na technologie s určitým předstihem. Hlavním argumentem projektu byla skutečnost, že tady je možné vytvořit předstih jedním krokem. Projekt je zajímavý i pro akademická pracoviště pro svůj technický i umělecký potenciál využití.

Pro konzervativní umělce mám však uklidňující zprávu. Sochařská díla získaná touto technologií, jsou i pro mě jako laika, studená až mrtvá. Je to povrch díla a jeho „šrafování” co dává i přesnému tvaru život a duši. To robot neumí a dlouho umět nebude. Tahy nástrojů, které formují povrch děl lze načíst velmi jemným scannováním. Software však pracuje v řádcích a nesvede je reprodukovat. Tuhle práci vám nikdy nevezmou a to nejdůležitější vám tedy zůstává – invence a konečná úprava pro světlo a oči, které zprostředkují vjem těm, kterým je dílo určeno.

Kontakty:
Střední průmyslová škola kamenická a sochařská Hořice
Husova 675, 508 01 Hořice
Tel.: +420 493 623 226
Fax: +420 493 623 177
E-mail: infospsks.cz
http://www.spsks.cz/
(aktualizace kontaktu: 9. 8. 2010)

Diskuze a dotazy

Nejnovější články ze stejného zdroje

Podpora obchodu a exportu

Stroje na těžbu a zpracování dřeva z vysokopevnostní a otěruvzdorné oceli

5. 5. 2012 | Pavel Gajdík (Stavební technika 2/2012)

Použití vysokopevnostních a otěruvzdorných ocelí v konstrukcích současných strojů a zařízení je dnes již běžnou praxí. A není divu, vždy jejich užitné vlastnosti mnohonásobně převyšují konvenční materiály. Již deset let je společnost GAMA OCEL, spol. s r.o. zpracovatelem a prodejcem tohoto materiálu.

Bez reakcí čtenářů, 4 hlasy

Ocel Raex pro náročné použití v těžebním průmyslu

21. 4. 2012 | Ing. Tomáš Franta (Stavební technika 2/2012)

Ocel Raex, odolná proti opotřebení, od společnosti Ruukki byla navržena tak, aby vydržela i ty nejnáročnější podmínky. Proto představuje bezpečnou a nákladově efektivní volbu pro potřeby těžebního průmyslu. I přes svou vysokou pevnost a tvrdost se může pochlubit dobrou svařitelností a tvářitelností. Použití oceli Raex může výrazně snížit opotřebení a vady součástek důlních zařízení a s tím související náklady.

Bez reakcí čtenářů, 6 hlasů

Nová centrála Volvo Construction Equipment v České republice

16. 1. 2012 | Hana Hulejová (Stavební technika 6/2011)

Od 1. října 2011 je v provozu nově vybudovaná centrála Volvo Construction Equipment v České republice. Nové sídlo bude výhradně provozováno společností Volvo Stavební stroje Czech s.r.o., která je zároveň investorem projektu. Realizací stavby Volvo pověřilo svou organizační složku Volvo Real Estate a jako generálního dodavatele spol. STRABAG a.s.

Bez reakcí čtenářů, 18 hlasů

Liebherr otevřel v Praze nové obchodní a servisní centrum pro stavební stroje

30. 12. 2011 | Jan Kadubec, Helena Hejhálková (Stavební technika 6/2011)

Dne 20. října 2011 otevřel Liebherr nové obchodní a servisní centrum. Slavnostního otevření se zúčastnil majitel firmy Dr. h. c. Dipl.-Ing. (ETH) Willi Liebherr a řada významných hostů. Nechyběla ani naše redakce.

Bez reakcí čtenářů, 18 hlasů