Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Materiál světí prostředky
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Materiál světí prostředky

Nadpisem tohoto článku je lehce pozměněné rčení „Účel světí prostředky“– někdy pravdivé, někdy demagogické. My si ho vypůjčíme v tom pozitivním slova smyslu a pouze pro potřeby zamyšlení nad obsahem monotematické přílohy časopisu MM Průmyslové spektrum.

Co lze s určitostí o materiálech jakožto tématu pro toto zamyšlení říci? Jde o téma, které je (zde) nezmapovatelné. Rozsah oborů uplatnění nejrůznějších materiálů majících anorganický či organický základ, uplatňovaný v oblastech ryze technických či biologických… Jímá mě děs z rozsahu i obsahu.


Nově vyvíjené termodynamicky stabilní slitiny s nanostrukturou zrna mohou být mnohem odolnější vůči vysokým teplotám. (Foto: ATI)

 

Kdy jsou nové produkty pro uživatele zajímavé?

Zhodnotíme-li aktuální dění okolo technických objektů (pojem technický objekt je zde užíván bez konkrétní vazby na obor lidské činnosti) a služeb pomocí nástrojů hodnotové analýzy [1], uplatňuje se pět principů, jejichž prostřednictvím jsou produkovány inovované či zcela nové výrobky a služby. Ty jsou pro spotřebitele zajímavé, když:

  • velikost užitku produktu (či služby) roste rychleji než jemu odpovídající celkové náklady (náklady na jeho pořízení);
  • užitek roste a celkové náklady se nemění;
  • užitek roste a přitom celkové náklady klesají;
  • užitek zůstane stejný při poklesu celkových nákladů;
  • užitek klesá pomaleji než celkové náklady.

IT – změna přístupu a materiály

První tři body – tedy nějaký prokazatelný růst užitku, tu větší tu menší, je realizován v zásadě za pomocí následujících tří fenoménů.

V prvé řadě jde o IT technologie. Jsou to zástupci nehmotných hybatelů pokroku jak ve fázi návrhu či vývoje výrobků, tak při jeho užívání. Příkladů uvádět netřeba. Že se neobejdou bez „železa“, o tom není pochyb.

Druhým je diametrální změna přístupu k technickému řešení produktu. Příkladem mohou být klasické pevné disky počítačů využívající rotující skleněné plotny pokryté magnetickou vrstvou a již jako nedílné součásti počítačů násobně rychlejší disky využívající křemíkové paměti typu RAM (označované jako SSD). LED osvětlení, elektrický pohon automobilů direct-drive motory, solární zdroje energie, atomové elektrárny velikosti kontejneru atd. atd.

Třetím hybatelem dynamických změn jsou materiály. A to buď z pozice vynucené, kdy byl materiál pro potřeby produktu vyvinut, nebo existující materiál našel uplatnění při aplikacích dosud nevídaných, nebo nahradil řešení, jejichž realizace byly předešlými postupy či principy složité nebo byly pracně obcházeny apod.


Pro uplatnění nových materiálů v praxi nejvíce platí známé rčení „Příklady táhnou“. (Foto: Renishaw)

 

Materiály přepisují učebnice

Materiály mají jednu sympatickou vlastnost – přepisují učebnice. Tak například notoricky známá Mohsova stupnice tvrdosti. Generace žáčků se nazpaměť učily deset minerálů, které reprezentují jednu z jejich fyzikálních vlastností. Znalý materialista se může oprávněně ptát: „Neměla by mít více než deset reprezentantů?“ Fullereny – materiály na bázi uhlíku tvrdší než diamat – mohou diametrálně změnit nosné struktury technických objektů (díky vysoké pevnosti) a změnit dějiny techniky (díky supravodivosti). Revize se stupnice zatím nedočkala. Druhým příkladem, kdy si tvůrci materiálů věří, že dojde k změně učebnicových pouček, je právě probíhající aktuální výzkum v oblasti termodynamicky stabilních slitin. Výzkum navazuje na studie, které říkají, že je možné vyrobit slitiny, které budou díky nanostruktuře zrna termodynamicky stabilní, a tím mnohem odolnější vůči vysokým teplotám a radiaci [2]. Jako příklad praktického uplatnění badatelé pod vedením Tomáše Polcara uvádějí možnost zvýšení provozní teploty ve spalovací komoře proudových motorů, čímž dojde ke zvýšení jejich účinnosti a ke snížení spotřeby paliva v letecké dopravě.

Cesta k uplatnění

Tvůrci materiálů musejí brát na zřetel jejich vlastnosti, které lze shrnout do následujících čtyř bodů:

  • vyrobitelnost – jak samotného materiálu, tak meziproduktu či finálního výrobku, bez vedlejších negativních externalit a hlavně levně;
  • zpracovatelnost – každá další navazující výrobní/zpracovatelská operace musí být realizovatelná; materiály například musejí být obrobitelné (což třeba u zmíněných fullerenů lze stěží očekávat);
  • provozní užití – ideálně by mělo zaručit bezúdržbovost, bezporuchovost apod.
  • musí vyřešit, co s nimi, až technický objekt, který je využívá, přestane dále sloužit.

Nutná je rovněž osvěta – řekněme nultý bod. Jde o to, v co nejkratším časovém horizontu nalézt pro nové materiály uplatnění, resp. najít techniky, kteří k nim získají důvěru a naučí se je zapracovávat do projektů. Zde platí ono zemité „Příklady táhnou“. Proto již na tomto místě nebudeme procházet jednotlivé obory od automobilového průmyslu až po medicínskou techniku, v makroměřítcích či v nanotechnologiích, a hledat aktuální materiálové hybatele daného oboru. Ponechme to povolaným. Budeme rádi, když tato příloha časopisu MM i ty, které budou následovat, k tomuto přispějí.

Lubomír W. Novotný

Lubomir.Novotny@toshulin.cz


Literatura
[1] DOBŘICKÝ, J., et al. Řízení podnikových znalostí. 1st ed. 2013. ISBN 978-80-87482-12-4.
[2] POLCAR, T. Start-up AdvaMat získal prestižní evropský grant FET Open. [online]. 2017. Dostupné z WWW: https://dce.fel.cvut.cz/katedra/start-advamat-ziskal-prestizni-evropsky-grant-fet-open.


 

Další články

Materiály konstrukční nekovové
Materiály konstrukční kovové

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky













Sledujte nás na sociálních sítích: