Mimo spokojnej obecnie sytuacji na rynku narzędzi ich dostawcy muszą liczyć się z tym, że prędzej czy później staną przed wyzwaniem technologicznym związanym z upowszechnieniem wytwarzania przyrostowego stanowiącego element koncepcji Przemysłu 4.0. W krajach wysokorozwiniętych już zyskuje ono na popularności kosztem tradycyjnej obróbki ubytkowej. W polskich realiach na razie to sprawa przyszłości, obecnie dużo większy wpływ na branżę ma to, co dzieje się na rynku obrabiarek. Znaczenie ma nie tylko wielkość produkcji, ale i zmiany w konstrukcji tych maszyn, dodawanie im nowych funkcjonalności, jak i stosowanie innowacyjnych materiałów, wykorzystywanych także przy wytwarzaniu narzędzi. Dzięki temu możliwa jest wydajna i precyzyjna obróbka z wysokimi prędkościami i dużym posuwem ostrza, obróbka na twardo bez chłodziwa czy wreszcie obróbka na gotowo. Jednocześnie w coraz większym zakresie rozmaite operacje technologiczne (toczenie, frezowanie, wiercenie, gwintowanie, nacinanie uzębień) mogą być wykonywane na jednej obrabiarce i przy jednym zamocowaniu obrabianego elementu, z użyciem automatycznie zmienianych narzędzi.

Wzrasta produkcja i import

Zgodnie z danymi GUS w 2017 r. wyprodukowano w Polsce blisko 4 tys. obrabiarek do metalu, przy czym w zdecydowanej większości były to maszyny uniwersalne, przy stosunkowo niewielkim – stanowiącym 15% produkcji rocznej – udziale centrów obróbkowych oraz obrabiarek zespołowych i wielostanowiskowych. Z punktu widzenia firm oferujących narzędzia istotne jest, że od 2015 r. wolumen produkcji obrabiarek do metalu wzrósł o blisko 1/4. Mimo to ich dostawy krajowe pokrywają jedynie ok. 30% potrzeb polskiego rynku, zwłaszcza że część wyprodukowanych w Polsce maszyn obróbczych trafia za granicę. Stąd niezbędny jest import na dużą skalę, głównie z Niemiec, USA i Chin. O ile z Kraju Środka sprowadzamy przede wszystkim maszyny zaliczane do średniej klasy (co jednak stopniowo przestaje być regułą), o tyle import z Niemiec – wynoszący w 2016 r. w ujęciu wartościowym 354 mln euro – obejmuje także obrabiarki z wyższej półki technologicznej, których w Polsce wytwarza się stosunkowo mało i tylko w pewnym zakresie asortymentowym. Fakt, że w wymianie z Niemcami w zakresie maszyn obróbczych odnotowujemy wysoki w stosunku do całokształtu obrotów deficyt, wyraźnie pokazuje, że dostawy z tego kierunku są po prostu konieczne, jeśli polski rynek ma być odpowiednio zaopatrzony.

Podobne tendencje występują w przypadku narzędzi do obróbki maszynowej, z tym że bardzo zagregowany charakter statystyk GUS w tym zakresie w praktyce bardzo utrudnia zwymiarowanie rynku i zbadanie zmian w jego strukturze asortymentowej. Nie ulega jednak wątpliwości, że narzędzia do obrabiarek oraz innych urządzeń stanowią istotny – i zyskujący na znaczeniu – segment branży maszynowej. Wskazuje na to chociażby wzrost ogółu importu narzędzi i części wymiennych do nich, który przy uwzględnieniu tendencji widocznych w okresie trzech kwartałów 2017 r. można ocenić w całym roku 2017 na ok. 700–750 mln euro. Część tej kwoty – trudna do określenia z uwagi na brak szczegółowych danych – dotyczy jednak narzędzi przeznaczonych wyłącznie do obróbki ręcznej. Istotne źródło zaopatrzenia polskiego rynku w narzędzia do obróbki maszynowej stanowi import z Niemiec, przy czym znowu dostępne w tym względzie dane Związku Niemieckich Fabryk Obrabiarek (niem. Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken – VDW), chociaż bardzo rzetelne, nie pozwalają na ustalenie, jaki udział w polsko-niemieckiej wymianie stanowią narzędzia, a jaki części zamienne i akcesoria do obrabiarek.

Struktura rynku

Zgodnie z danymi Ministerstwa Przedsiębiorczości i Technologii (dawne Ministerstwo Rozwoju) trzon krajowego przemysłu narzędziowego tworzy grupa ok. 80 firm produkcyjnych, handlowych i usługowych, wliczając w to również najważniejsze firmy zajmujące się regeneracją narzędzi. Przynajmniej 20 podmiotów z tej grupy pełni funkcję przedstawicielstw koncernów zagranicznych, takich jak: Sandvik Coromant, SECO Tools, WNT, Mitsubishi Materials, TaeguTec, Tungaloy, Kyocera Unimerco Tooling, Korloy itd. Przedsiębiorstw dużych i średnich (w tym z udziałem zagranicznym), mających solidne zaplecze kapitałowe i doświadczenie biznesowe na rynkach międzynarodowych, jest w sumie bardzo mało – zdecydowanie dominują podmioty małe i mikro, których liczbę nawet trudno dokładnie oszacować. Oznacza to, że krajowy rynek narzędzi jest bardzo rozproszony i wymaga konsolidacji kapitałowej.

W Polsce dostępny jest szeroki wybór nowoczesnych narzędzi do obróbki maszynowej, obejmujący wyroby większości renomowanych dostawców światowych. Można u nas również kupić narzędzia produkcji chińskiej, które są tańsze od zachodnich odpowiedników, ale niewątpliwie stanowią wyroby podwyższonego ryzyka, jeśli chodzi o parametry i jakość obróbki oraz użyteczną trwałość, choć w minionych kilku latach nastąpiła w tym względzie poprawa. Sprzedaż wyrobów fabrycznie nowych uzupełniają usługi w zakresie naprawy i regeneracji narzędzi. Oczywiście poza narzędziami do obróbki maszynowej osobny niejako segment branży stanowią licznie reprezentowani dostawcy narzędzi ręcznych.

Innowacje pilnie poszukiwane

Propozycje rynkowe w zakresie narzędzi do obróbki maszynowej są sukcesywnie wzbogacane w miarę pojawiania się nowych materiałów narzędziowych oraz innowacji konstrukcyjnych i technologicznych. W tym obszarze widać trzy wzajemnie powiązane kierunki prac rozwojowych.

Pierwszy to poszukiwanie materiału narzędziowego charakteryzującego się coraz lepszymi właściwościami skrawnymi, wysoką twardością oraz odpornością na zużycie i pracę w warunkach wysokiej temperatury. Efektem postępu w tym obszarze jest wydłużanie okresu żywotności narzędzia, poprawa jakości obrabianej powierzchni oraz zwiększanie parametrów obróbki (prędkości posuwu i głębokości skrawania), co z kolei przekłada się na wzrost wydajności pracy i obniżkę kosztów produkcji. Postęp w tej dziedzinie uwarunkowany jest zwłaszcza pojawianiem się nowych koncepcji w dziedzinie warstw przeciwzużyciowych oraz technik ich nanoszenia na ostrza.

Kolejny kierunek rozwoju to zwiększanie uniwersalności narzędzi, tak by dzięki odpowiedniej konstrukcji i doborowi materiałów, z których wykonane są ostrza tnące i całe narzędzie, można je było wykorzystywać w coraz szerszym zakresie zadań obróbkowych. Przeciwstawnym kierunkiem jest wprowadzenie wąskiej specjalizacji narzędzi przeznaczonych do konkretnych, z reguły bardzo trudnych, operacji technologicznych,

Wreszcie trzeci obszar poszukiwania innowacji to dążenie do poprawy niezawodności narzędzi, co wymusza postępująca automatyzacja i robotyzacja procesów obróbkowych. Ważnym aspektem tego problemu są nowe możliwości w dziedzinie diagnostyki stanu narzędzi, także prowadzonej online.

Siła w klastrach

Budowanie sieci powiązań między przedsiębiorcami, ośrodkami naukowymi, bankami oraz instytucjami otoczenia biznesu powoduje powstawanie efektów synergii, na czym zyskują wszyscy uczestnicy takiej struktury, poprawiając swoją konkurencyjność, uatrakcyjniając ofertę produktową i wzmacniając pozycję rynkową. Ich współpraca służyć ma m.in. rozwojowi innowacyjnych produktów, kooperacji produkcyjnej i łatwiejszemu pozyskiwaniu funduszy.

Jednym z najstarszych polskich klastrów jest działający od 2006 r. Bydgoski Klaster Przemysłowy, skupiający około 80 firm z branży narzędziowej i przetwórstwa tworzyw sztucznych, z udziałem szeregu instytucji wspierających taką działalność (uczelnie, instytuty badawcze, urzędy, instytucje finansowe). Celem klastra jest m.in. integracja środowiska narzędziowców i przetwórców polimerów, promocja obu branż w kraju i za granicą (nowe rynki), a także pobudzanie innowacyjności oraz ułatwianie współpracy z bankami i instytucjami finansowymi. Członkowie klastra oferują wysokiej jakości narzędzia do przetwórstwa tworzyw polimerowych (formy wtryskowe i rozdmuchowe, głowice wytaczarskie, formy do przetwórstwa gumy), jak również narzędzia do obróbki metali (wykrojniki, tłoczniki i matryce kuzienne).

Z kolei na Dolnym Śląsku od 2011 r. działa Klaster Innowacyjnych Technologii w Wytwarzaniu (CINNOMATECH). W jego skład wchodzi 55 podmiotów, głównie firmy z branży obróbki metali, budowy maszyn i produkcji narzędzi skrawających, a ponadto instytucje świadczące usługi z zakresu działalności badawczo-rozwojowej, edukacji, finansów, informatyki oraz doradztwa biznesowego.

Regeneracja narzędzi

Ważny segment krajowego przemysłu narzędziowego stanowią usługi w zakresie ostrzenia stępionych ostrzy tnących, często połączone z zabiegami wydłużającymi żywotność, np. nakładaniem powłoki spowalniającej proces zużycia. Regeneracja narzędzi monolitycznych stała się już u nas bardzo powszechna i przedsiębiorcy często z możliwości tej korzystają. Gorzej jest z narzędziami składanymi, których regeneracja to wciąż w Polsce działalność raczej niszowa, choć zyskująca stopniowo na znaczeniu. Profesjonalnie zregenerowane narzędzia zasadniczo nie ustępują wyrobom fabrycznie nowym, jeśli chodzi o żywotność i jakość wykonywanych za ich pomocą operacji obróbkowych. A są rozwiązaniem bardzo atrakcyjnym kosztowo. Przy jednorazowej regeneracji trzeba zapłacić – w zależności od średnicy narzędzia i materiału, z jakiego zostało wykonane – równowartość 25–50% ceny narzędzia nowego, a jeśli taką operację powtórzy się pięciokrotnie (zalecany limit liczby napraw), to oszczędności wynikające z rezygnacji z zakupu nowego narzędzia sięgnąć mogą nawet 60–70% kosztów z tym związanych.

Regeneracja może być w miarę potrzeby powiązana ze zmianą średnicy, geometrii i pozostałych parametrów narzędzia, jeśli przedsiębiorca chciałby zastosować np. płytki tnące o innych wymiarach lub kształcie albo po prostu zwiększyć ich liczbę. Poza samymi narzędziami naprawie może być poddane wszelkiego rodzaju oprzyrządowanie, w tym oprawki maszynowe oraz kły lub szczęki tokarskie.

Wytwarzanie przyrostowe

Pod tą nazwą kryje się technika produkcji obiektów trójwymiarowych na podstawie ich komputerowych modeli, która polega na budowaniu wytwarzanego wyrobu warstwa po warstwie (o grubości 20–100 μm) poprzez selektywne przetapianie drobnoziarnistych proszków stopów metalowych (tytanu, kobaltu, chromu, stali nierdzewnej, niklu, aluminium) za pomocą promienia laserowego włóknowego dużej mocy w ściśle kontrolowanej atmosferze ochronnej (na bazie azotu lub argonu). Wytwarzanie przyrostowe należy dzisiaj do najszybciej rozwijających się metod wytwarzania i stanowi równie doniosłą zmianę w produkcji, jaką swego czasu było pojawienie się obrabiarek CNC, systemów komputerowego wspomagania wytwarzania CAD/CAM, współrzędnościowych maszyn pomiarowych czy systemów laserowych. W przeciwieństwie do metod ubytkowych, takich jak toczenie bądź frezowanie, wytwarzanie przyrostowe pozwala na tworzenie skomplikowanych geometrii, niemożliwych do uzyskania poprzez obróbkę ubytkową. Dzięki temu możliwe jest wyprodukowanie np. skomplikowanych struktur zawierających wewnętrzne kanały chłodzące o niemal dowolnym ułożeniu lub też podzespołów o zredukowanej masie poprzez zastosowanie wewnątrz rusztowań zamiast litego materiału.

Dzięki malejącym kosztom druku 3D oraz poprawie jego dokładności i jakości wytwarzanie przyrostowe zyskało nowy wymiar, zwłaszcza że jego stosowanie oznacza mniejsze straty materiałowe i większą elastyczność produkcji. Z tych powodów stapianie laserowe jest już dzisiaj szeroko stosowane w produkcji np. implantów medycznych, elementów lekkich statków powietrznych, części motocyklowych, wymienników ciepła oraz wkładek do form wtryskowych z konformalnymi kanałami chłodzącymi – i ma ono przed sobą wielką przyszłość. Upowszechnienie wytwarzania przyrostowego kosztem tradycyjnej obróbki ubytkowej w naturalny sposób przyczyniać się będzie do zmniejszenia zapotrzebowania na narzędzia do obróbki maszynowej, ale w praktyce branża narzędziowa może odczuć konsekwencje tych zmian dopiero w dłuższej perspektywie.