Do naszej firmy zgłosił się klient realizujący projekt związany z produkcją wielkogabarytowych figur dekoracyjnych o wysokości przekraczającej 3 metry.
Modele były już gotowe i przygotowane do kopiowania. Kluczowym celem było wykonanie trwałych form silikonowych umożliwiających produkcję lekkich, pustych w środku odlewów.
Największym wyzwaniem nie była sama geometria modeli, lecz czas realizacji projektu.
Klient poszukiwał technologii pozwalającej skrócić czas wykonania form przy zachowaniu wysokiej jakości odwzorowania detali.
W przypadku dużych form klasyczne technologie zalewania silikonu mogą wiązać się z wieloma ograniczeniami:
Przy figurach o wysokości ponad 3 metrów nawet niewielkie błędy technologiczne mogą prowadzić do kosztownych poprawek lub konieczności ponownego wykonania części formy.
Zaproponowaliśmy technologię wykorzystującą:
Dzięki odpowiednio zaprojektowanemu procesowi możliwe było jednoczesne:
Zastosowana technologia umożliwiła wykonanie wielkogabarytowych form w czasie znacznie krótszym od tradycyjnych metod.
Uzyskano:
Dzięki odpowiedniej organizacji procesu możliwe było wykorzystanie silikonów o krótkim czasie wiązania, co dodatkowo przyspieszyło wykonanie całego kompletu form.
W przypadku dużych modeli kluczowe znaczenie ma nie tylko dobór odpowiedniego silikonu, ale przede wszystkim właściwe zaprojektowanie całego procesu technologicznego.
Doświadczenie pokazuje, że odpowiednie połączenie płaszcza sztywnego, systemu aplikacji materiału oraz sposobu wypełniania formy może przynieść większe korzyści niż sama zmiana materiału.
W wielu projektach właśnie technologia wykonania decyduje o powodzeniu realizacji, kosztach produkcji oraz terminie dostawy gotowych form.
Wykonanie form było jedynie pierwszym etapem realizacji projektu.
Drugim wyzwaniem było opracowanie technologii pozwalającej na szybkie wykonywanie lekkich odlewów przy zachowaniu odpowiedniej sztywności oraz trwałości gotowych elementów.
Ze względu na gabaryty figur zastosowanie pełnych odlewów wiązałoby się ze znacznym wzrostem masy oraz kosztów materiałowych.
Dlatego zaproponowano technologię odlewów wykonywanych metodą rotacyjną z wykorzystaniem kompozytu Acrylic One.
Odpowiednio dobrane wypełniacze mineralne oraz włókna wzmacniające pozwoliły uzyskać konstrukcję charakteryzującą się:
Połączenie technologii szybkiego wykonywania form silikonowych z metodą rotacyjną umożliwiło znaczące skrócenie całego procesu produkcyjnego oraz ograniczenie zużycia materiałów bez pogorszenia jakości gotowych odlewów.
Dzięki temu klient uzyskał rozwiązanie pozwalające na efektywne wykonywanie wielkogabarytowych figur przy zachowaniu wysokiej powtarzalności produkcji.
Do naszej firmy zgłosił się klient rozwijający zaawansowany model szkoleniowy przeznaczony do symulacji medycznych.
Projekt zakładał wykonanie korpusu wraz z głową człowieka wyposażonego w warstwę imitującą ludzką skórę oraz przestrzeń umożliwiającą montaż elementów elektronicznych wykorzystywanych podczas ćwiczeń i symulacji.
Kluczowe wymagania projektu obejmowały:
Wykonanie całego modelu jako jednolitego odlewu silikonowego prowadziłoby do znacznego zwiększenia masy oraz kosztów produkcji.
Z kolei zastosowanie sztywnego korpusu bez odpowiednio odwzorowanej warstwy skóry nie spełniałoby wymagań szkoleniowych.
Niezbędne było opracowanie konstrukcji łączącej zalety obu rozwiązań.
Zaprojektowano model składający się z dwóch niezależnych elementów:
Dzięki odpowiedniemu przygotowaniu geometrii modeli możliwe było uzyskanie kontrolowanej grubości warstwy elastomerowej na całej powierzchni fantomu.
Warstwa skóry została wykonana z elastomeru silikonowego dobranego pod kątem elastyczności, odporności oraz możliwości realistycznego odwzorowania kolorystyki ludzkiej skóry.
Korpus nośny wykonano jako lekką konstrukcję pustą w środku, umożliwiającą późniejszy montaż elementów elektronicznych oraz systemów wykorzystywanych podczas ćwiczeń medycznych.
Opracowana technologia pozwoliła uzyskać:
Połączenie technologii elastomerowych oraz lekkich konstrukcji odlewniczych umożliwiło stworzenie rozwiązania spełniającego zarówno wymagania techniczne, jak i oczekiwania użytkowników końcowych.
W projektach związanych z fantomami medycznymi bardzo rzadko istnieje jeden materiał rozwiązujący wszystkie problemy jednocześnie.
Najlepsze rezultaty osiąga się poprzez odpowiednie połączenie kilku technologii produkcyjnych, tak aby każda część modelu realizowała określoną funkcję.
Takie podejście pozwala jednocześnie ograniczać masę, koszty produkcji oraz zwiększać realizm gotowego produktu.
Podczas konferencji poświęconej współpracy nauki i przemysłu otrzymaliśmy nietypowe zapytanie od przedstawicieli dużej firmy zajmującej się produkcją specjalistycznej odzieży ochronnej wykorzystywanej między innymi przez służby pracujące w środowisku zagrożonym substancjami chemicznymi.
Problem dotyczył tkaniny technicznej stosowanej do produkcji odzieży ochronnej. Pomimo wielu miesięcy prac prowadzonych przez zespół specjalistów klient nie był w stanie znaleźć skutecznego sposobu zabezpieczenia materiału przed działaniem agresywnych substancji chemicznych.
Próbowano różnych technologii oraz materiałów dostępnych na rynku, jednak żadne z rozwiązań nie zapewniało jednocześnie odpowiedniej szczelności, trwałości oraz przyczepności do podłoża. W efekcie przekazano nam próbki materiału wraz z prostym pytaniem:
„Czy jesteście w stanie znaleźć rozwiązanie tego problemu?”
Po otrzymaniu próbek rozpoczęliśmy analizę właściwości tkaniny oraz dostępnych technologii. Kluczowym wyzwaniem okazała się bardzo niska podatność materiału na trwałe łączenie z większością badanych systemów powłokowych.
W praktyce oznaczało to, że nawet jeśli początkowo uzyskiwano odpowiednią szczelność, to podczas użytkowania dochodziło do odspajania powłok, utraty elastyczności lub pogorszenia parametrów ochronnych.
Projekt wymagał znalezienia materiału, który zapewniłby jednocześnie:
Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w pracy z elastomerami i żywicami poliuretanowymi szybko zawęziliśmy obszar poszukiwań do materiałów, które wcześniej sprawdzały się w wymagających zastosowaniach przemysłowych.
Po serii prób laboratoryjnych zaproponowaliśmy wykorzystanie elastycznej żywicy poliuretanowej z serii TASK firmy Smooth-On.
Co ciekawe, zastosowany materiał nie był nowością ani produktem opracowanym specjalnie na potrzeby projektu. Żywice TASK od wielu lat znajdowały się w naszej ofercie. Kluczowe okazało się jednak doświadczenie pozwalające właściwie ocenić ich właściwości oraz dopasować materiał do konkretnego zastosowania.
Przeprowadzone testy potwierdziły bardzo dobrą adhezję do tkaniny technicznej oraz odporność na warunki pracy wymagane przez klienta. Uzyskana powłoka zachowywała elastyczność materiału, jednocześnie tworząc skuteczną barierę ochronną.
Cały proces identyfikacji rozwiązania zajął zaledwie kilka dni.
Po zakończeniu testów klient potwierdził spełnienie założonych wymagań technicznych i rozpoczął wdrażanie rozwiązania do dalszych zastosowań produkcyjnych.
Opracowana technologia pozwoliła:
Po pozytywnej weryfikacji rozwiązania rozpoczęła się również długoterminowa współpraca obejmująca dostawy materiałów wykorzystywanych w opracowanej technologii.
To studium przypadku pokazuje, że skuteczne rozwiązanie problemu nie zawsze wymaga opracowania nowego materiału. Bardzo często odpowiedni produkt jest już dostępny na rynku, jednak jego właściwe zastosowanie wymaga doświadczenia, znajomości właściwości materiałów oraz praktycznej wiedzy zdobytej podczas realizacji wielu projektów dla różnych branż przemysłu.
W tym przypadku przewagą nie był unikalny surowiec, lecz umiejętność szybkiego zidentyfikowania rozwiązania, które pozwoliło zakończyć wielomiesięczne poszukiwania i skutecznie wdrożyć technologię do produkcji specjalistycznej odzieży ochronnej.
Producent specjalistycznych materacy medycznych zgłosił problem związany z powtarzającymi się nieszczelnościami układu komór wypełnionych cieczą.
Dotychczasowa technologia opierała się na łączeniu dwóch silikonowych elementów, co powodowało ryzyko występowania przecieków oraz utraty parametrów pracy produktu.
Po przeprowadzeniu analizy uznaliśmy, że problem nie wynika z jakości materiału ani sposobu klejenia, lecz z samej koncepcji konstrukcyjnej wymagającej wykonywania połączeń.
Zaproponowaliśmy zmianę technologii produkcji oraz opracowaliśmy rozwiązanie pozwalające na wykonanie elementu w postaci monolitycznej konstrukcji silikonowej przy zachowaniu wymaganej geometrii wewnętrznych komór.
Nowa technologia pozwoliła:
W wielu projektach przemysłowych największe korzyści przynosi nie zmiana materiału, lecz zmiana technologii wykonania.
Dzięki doświadczeniu w technologiach silikonowych jesteśmy w stanie analizować problemy produkcyjne i proponować rozwiązania dostosowane do konkretnego zastosowania.
Przez dziesięciolecia artyści, rzeźbiarze oraz pracownie wykonujące elementy sakralne korzystały głównie z gipsu, kamienia naturalnego oraz żywic poliestrowych. Każdy z tych materiałów posiada swoje zalety, ale również ograniczenia.
Gips jest tani i łatwo dostępny, dlatego do dziś pozostaje podstawowym materiałem wykorzystywanym w wielu szkołach artystycznych. Z kolei żywice poliestrowe pozwalają wykonywać lekkie i trwałe konstrukcje, jednak ich stosowanie wiąże się z charakterystycznym zapachem styrenu, wymaganiami dotyczącymi wentylacji oraz większymi wymaganiami BHP.
Kilka lat temu do naszej firmy zgłosił się artysta specjalizujący się w realizacjach dla branży sakralnej. W swojej pracowni wykonywał zarówno rzeźby, jak i wielkogabarytowe elementy wyposażenia kościołów.
Największym problemem nie była jakość wykonywanych prac, lecz warunki pracy związane z wykorzystaniem żywic poliestrowych.
Klient posiadał wieloletnie doświadczenie w pracy z kompozytami i wypracowaną technologię wykonywania swoich realizacji.
Zmiana materiału nie mogła oznaczać konieczności całkowitego przebudowania procesu produkcyjnego.
Poszukiwaliśmy rozwiązania, które pozwoliłoby zachować:
Jednocześnie nowy materiał miał być bezpieczniejszy i bardziej komfortowy w codziennej pracy.
Po analizie różnych technologii zaproponowaliśmy zastosowanie kompozytu Acrylic One.
Jest to dwuskładnikowy materiał na bazie akrylu, który pod względem technologii pracy jest bardzo zbliżony do systemów stosowanych przy żywicach poliestrowych i epoksydowych.
Dzięki temu artysta mógł wykorzystać swoje dotychczasowe doświadczenie oraz znane techniki pracy z tkaniną szklaną i laminatami.
Dodatkową zaletą okazały się właściwości materiału:
Najważniejsze było jednak to, że zmiana materiału nie wymagała zmiany sposobu myślenia o procesie produkcji.
Po wdrożeniu technologii Acrylic One klient całkowicie zrezygnował z większości realizacji wykonywanych wcześniej przy użyciu żywic poliestrowych.
W kolejnych latach materiał został wykorzystany do wykonania licznych projektów sakralnych, w tym:
Jednym z ciekawszych zastosowań było wykonanie lekkich paneli imitujących trawertyn przeznaczonych do wykończenia wnętrza kościoła.
Przy powierzchni pojedynczego panelu wynoszącej ponad 3 m² masa gotowego elementu wynosiła około 22 kg.
Dla porównania, analogiczny element wykonany z naturalnego kamienia osiągałby masę przekraczającą 200 kg i wymagałby znacznie bardziej rozbudowanej konstrukcji nośnej.
W wielu przypadkach największą przeszkodą we wdrożeniu nowej technologii nie jest sam materiał, lecz konieczność zmiany wieloletnich przyzwyczajeń.
Acrylic One okazał się rozwiązaniem, które pozwoliło zachować znane techniki pracy, jednocześnie eliminując wiele problemów związanych z tradycyjnymi żywicami poliestrowymi.
Dzięki temu materiał znalazł zastosowanie nie tylko w pracowniach artystycznych, ale również w szkołach artystycznych, pracowniach rzeźbiarskich, projektach sakralnych oraz realizacjach architektonicznych wymagających lekkich i trwałych konstrukcji.
Podczas jednej z wizyt w zakładzie produkującym prefabrykaty betonowe oraz elementy infrastruktury kanalizacyjnej zwróciliśmy uwagę na proces wykonywania otworów przeznaczonych do montażu przejść szczelnych dla rur kanalizacyjnych. W zależności od średnicy rur oraz technologii stosowanej w danym zakładzie otwory wykonywano ręcznie w świeżym betonie, wycinano po utwardzeniu prefabrykatu lub modelowano przy użyciu jednorazowych kształtek. Każda z tych metod była czasochłonna, generowała dodatkowe koszty i wymagała wykonywania kolejnych operacji po zakończeniu procesu betonowania.
Podczas rozmowy z właścicielem zakładu pojawiło się pytanie, czy możliwe byłoby opracowanie rozwiązania pozwalającego wykonywać otwory już na etapie produkcji prefabrykatu, jednocześnie eliminując konieczność późniejszej obróbki. Szczególnie interesujące było ograniczenie prac związanych z wycinaniem otworów oraz montażem przejść szczelnych po rozformowaniu elementu.
Po analizie procesu opracowaliśmy technologię wielokrotnego użytku wkładek formujących wykonywanych z elastomerów poliuretanowych. Punktem wyjścia były stosowane wcześniej wzorce wykorzystywane do wykonywania otworów. Na ich podstawie wykonano formy produkcyjne umożliwiające seryjne wykonywanie trwałych wkładek przeznaczonych do pracy w warunkach przemysłowych.
Największą zaletą opracowanego rozwiązania było połączenie dwóch procesów w jedną operację technologiczną. Przed zalaniem formy betonem na wkładkę montowano przejście szczelne przeznaczone do późniejszego podłączenia instalacji kanalizacyjnej. Podczas betonowania element ten zostawał trwale osadzony w prefabrykacie. Po rozformowaniu elastyczna wkładka mogła zostać łatwo usunięta, pozostawiając gotowy otwór wraz z zamontowanym przejściem szczelnym.
W efekcie prefabrykat opuszczał formę praktycznie jako gotowy element, bez konieczności wykonywania dodatkowych prac związanych z wierceniem, wycinaniem czy późniejszym montażem przejść szczelnych. Rozwiązanie pozwoliło znacząco skrócić czas produkcji, ograniczyć ilość pracy ręcznej oraz poprawić powtarzalność wykonywanych elementów. Dodatkową korzyścią była wysoka trwałość wkładek umożliwiająca ich wykorzystanie przez setki cykli produkcyjnych, co przełożyło się na bardzo niski koszt jednostkowy.
Projekt pokazał, że największe innowacje nie zawsze wynikają z zastosowania nowych maszyn czy skomplikowanych technologii. Czasami wystarczy dokładnie przeanalizować proces produkcyjny i znaleźć sposób na wyeliminowanie operacji, które od lat wykonywane są w ten sam sposób. Opracowane rozwiązanie zostało wdrożone w kilku zakładach produkujących prefabrykaty betonowe i do dziś pozostaje skuteczną metodą usprawniania produkcji elementów infrastruktury kanalizacyjnej.
W branży prefabrykacji betonowej często pojawia się sytuacja, w której istniejąca forma stalowa wymaga niewielkich modyfikacji. Może to być dodatkowa faktura powierzchni, wyoblenie krawędzi, gniazdo montażowe, oznaczenie produktu lub inny detal zmieniający wygląd bądź funkcjonalność gotowego elementu.
W większości przypadków oznacza to konieczność przebudowy istniejącej formy lub wykonania nowego narzędzia produkcyjnego. Takie rozwiązanie generuje dodatkowe koszty oraz wydłuża czas wdrożenia nowego produktu do produkcji.
Podczas współpracy z producentami prefabrykatów betonowych wielokrotnie spotykaliśmy się z podobnymi wyzwaniami. W odpowiedzi na te potrzeby opracowaliśmy technologię elastycznych wkładek modelujących wykonywanych z kauczuków poliuretanowych serii VytaFlex.
Proces rozpoczyna się od wykonania modelu przedstawiającego detal, który ma zostać odwzorowany w prefabrykacie. Na jego podstawie wykonywana jest forma, a następnie odlewana jest elastyczna wkładka modelująca. Dzięki odpowiednio dobranym właściwościom materiału wkładka zachowuje trwałość podczas wielokrotnych cykli produkcyjnych, jednocześnie umożliwiając łatwe rozformowanie gotowego elementu betonowego.
Wkładki projektowane są w taki sposób, aby mogły być szybko montowane i demontowane w istniejących formach stalowych. Dzięki temu jedna forma może być wykorzystywana do produkcji wielu wariantów prefabrykatów bez konieczności wykonywania kosztownych modyfikacji konstrukcyjnych.
Rozwiązanie znajduje zastosowanie między innymi przy wykonywaniu:
Największą korzyścią dla producenta jest możliwość szybkiego dostosowania produkcji do wymagań konkretnego projektu bez wyłączania form z eksploatacji oraz bez ponoszenia kosztów wykonania nowych narzędzi.
W praktyce oznacza to większą elastyczność produkcji, krótszy czas realizacji zamówień oraz możliwość ekonomicznego wykonywania krótkich serii lub indywidualnych wariantów prefabrykatów.
To rozwiązanie pokazuje, że nie każda zmiana produktu wymaga budowy nowej formy. Czasami wystarczy odpowiednio zaprojektowany element pomocniczy, który pozwala wykorzystać istniejące narzędzia produkcyjne do realizacji zupełnie nowych projektów.
Około osiemnaście lat temu, podczas targów budowlanych w Poznaniu, prezentowaliśmy koncepcję produkcji prefabrykowanych ogrodzeń betonowych, która znacząco różniła się od rozwiązań dominujących w tamtym okresie.
W tamtych latach większość dostępnych na rynku ogrodzeń betonowych wykonywana była przy użyciu sztywnych form żywicznych. Technologia była stosunkowo prosta i tania, jednak posiadała istotne ograniczenia. Największym z nich była jakość odwzorowania powierzchni oraz fakt, że wzór dekoracyjny występował najczęściej tylko po jednej stronie elementu.
Powodowało to częsty problem podczas montażu ogrodzeń. Inwestor musiał zdecydować, czy dekoracyjna strona ma być skierowana do sąsiada, do ulicy czy do własnego ogrodu. Druga strona ogrodzenia zazwyczaj pozostawała powierzchnią techniczną o znacznie niższej estetyce.
Analizując ten problem doszliśmy do wniosku, że przy zastosowaniu odpowiedniej technologii możliwe jest wykonywanie elementów posiadających wysokiej jakości fakturę po obu stronach prefabrykatu. Zaproponowaliśmy wykorzystanie dwóch precyzyjnych form odwzorowujących wzór z obu stron elementu. Pomiędzy formami pozostawiano przestrzeń przeznaczoną na zbrojenie oraz wypełnienie betonem samozagęszczalnym.
Takie rozwiązanie pozwalało uzyskać element o jednakowo wysokiej jakości wykończenia z obu stron, eliminując konieczność wyboru strony reprezentacyjnej podczas montażu ogrodzenia.
Sama forma była jednak tylko częścią projektu. Znacznie większy nacisk położono na organizację procesu produkcyjnego.
Już na etapie koncepcji opracowano system wielostanowiskowej baterii form pozwalającej na jednoczesne wykonywanie wielu elementów. Poszczególne formy pracowały jako jeden zintegrowany zestaw produkcyjny, co znacząco zwiększało wydajność oraz powtarzalność procesu.
Dodatkowo zakładano możliwość wykorzystania takiej baterii nie tylko w zakładzie prefabrykacji, ale również bezpośrednio na placu budowy. W praktyce oznaczało to możliwość ograniczenia kosztów transportu ciężkich elementów betonowych oraz produkcję prefabrykatów w miejscu ich późniejszego montażu.
Kolejnym elementem projektu była koncepcja mechanicznego rozformowywania. Każda forma elastomerowa znajdowała się w dedykowanej konstrukcji stalowej. Odpowiednio zaprojektowany układ otwierania umożliwiał kontrolowane rozdzielanie sekcji formy, a gotowe elementy mogły być bezpiecznie wyjmowane przy użyciu urządzeń transportu bliskiego bez ryzyka uszkodzenia świeżego prefabrykatu.
Efektem końcowym były modułowe elementy ogrodzeniowe o długości około dwóch metrów i wysokości około pięćdziesięciu centymetrów, montowane w prowadnicach prefabrykowanych słupków. Rozwiązanie odpowiadało systemom ogrodzeń, które do dziś pozostają jednymi z najpopularniejszych metod budowy ogrodzeń betonowych.
Choć projekt nie doczekał się wówczas pełnego wdrożenia przemysłowego, stanowił przykład spojrzenia na prefabrykację nie tylko przez pryzmat pojedynczego produktu, ale całego procesu obejmującego jakość wyrobu, organizację produkcji, logistykę oraz montaż.
Z perspektywy czasu wiele założeń tej koncepcji pozostaje aktualnych również dzisiaj. Rosnące koszty transportu, potrzeba zwiększania wydajności produkcji oraz oczekiwania dotyczące jakości prefabrykatów sprawiają, że rozwiązania projektowane kilkanaście lat temu często znajdują zastosowanie dopiero wtedy, gdy rynek jest gotowy na ich wdrożenie.
