Témata

Materiál světí prostředky

12. 04. 2017

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.

Vydání #4
Kód článku: 170464
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Autor:
Související články
MM Podcast: Každé vítězství má svůj příběh

Olga Girstlová byla v 90. letech nepřehlédnutelnou součástí vznikajícího podnikatelského prostředí tehdejšího Československa. Společně se svým otcem a manželem založili v květnu 1990 společnost GiTy. Vsadili na komoditu s obrovským potenciálem technologického růstu. Po 15 letech manželé Girstlovi však dospěli k rozhodnutí společnost prodat a dále se věnovat jiným komoditám, jako například ekologickému stavitelství. 

CIMT 2021 plně prezenční

Zatímco je celý svět paralyzovaný restrikcemi proti šíření koronaviru covid-19, v Pekingu byl dnes zahájený veletrh obráběcích a tvářecích strojů China International Machine Tool Show CIMT 2021 v plné prezenční formě a téměř shodného rozsahu, jako ročníky předešlé. Ve stejný den a po celý týden, jako Hannover Messe Digital Edition – průmyslový veletrh v plně digitální platformě.

Hannover Messe 2021

Inovace, vytváření sítí a sdílení zkušeností ve věku průmyslové transformace – to jsou klíčová motta, která představují letošní ročník digitálního Hannover Messe, na kterém více než 1 800 vystavovatelů představí svá řešení pro výrobu a energetické systémy budoucnosti. Od umělé inteligence po robotiku, od ochrany klimatu po vodík. Nejdůležitější světový průmyslový veletrh plní svoji roli jako inovační a síťová platforma a vytváří uprostřed koronové pandemie globální platformu pro výměnu zkušeností v době průmyslové transformace.

Související články
MM Podcast: Glosa - God Save the Queen

V naivní představě ekonomického perpetuum mobile zaměstnáváme v poměru k reálné ekonomice nejvyšší počet lidí ve státní a veřejné správě v rámci nejrozvinutějších zemí OECD. Rakovinotvorný rozbujelý a nevýkonný úřednický aparát, vědomě bojkotující vznik e-státu, dokonale paralyzuje správu věcí veřejných. A jeho solidarita s aktuálně zdecimovaným privátním sektorem? Home office na 100 % mzdy, její valorizace, statisícové odměny na MF za ušetřené miliardy (…). 

Související články
V hlavní roli strojař

Fakulta strojní VŠB-TUO se pro letošní rok v rámci náborové kampaně vrací k úspěšné sérii V hlavní roli strojař. Kampaň komunikuje myšlenku, že strojaři jsou hvězdy hrající hlavní roli v moderním světě. Jejím cílem je zlepšit vnímání oboru strojírenství, posílit brand fakulty, a samozřejmě také nalákat uchazeče ke studiu strojařiny.

Chytrá kombinace systémů

Vývoj obráběcích technologií v minulém století nabral na obrátkách. Dnes jsme tuto technologii dotáhli téměř k dokonalosti – jsme schopni vyrobit předměty libovolných tvarů v přesnostech na tisíciny milimetru. Dalo by se říct, že pro zlepšení zde už příliš prostoru nezbývá, přesto nás přední výrobci obráběcích strojů a nástrojů pravidelně přesvědčují o opaku. Progresivní a inovativní přístup společnosti Ceratizit je toho jen dalším důkazem. Nedávno na trh uvedla přesnou vyvrtávací hlavu Komflex z produktové řady Komet, která umožňuje automatickou korekci průměru v případě vyvrtávání přesných otvorů. Jak to nástroj dokáže, upřesňuje v následujícím rozhovoru technický ředitel společnosti Ceratizit Česká republika Ing. Jan Gryč.

MSV ve znamení materiálů i technologií

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro Mekku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, mimo lidi z dalších oborů, setkají i výrobci plastů a též špičkových zařízení pro plastikářskou výrobu. Na naše otázky odpovídají Pavel Tuláček, jednatel společnosti Gorilla Machines, a David Svoboda, jednatel Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery Česko.

Aditivně s nadzvukovou rychlostí

Společnost Hermle je známá především pro svá přesná pětiosá obráběcí centra a nadstandardní servis. Už málokdo ví, že vyvinula také stroj pro aditivní výrobu kovových dílů. Přestože je i tato technologie založena na postupném vrstvení kovového prášku na součást, nedochází zde ke spékání prášku laserovým paprskem, ale kovový prášek je tryskou doslova nastřelován na díl nadzvukovou rychlostí. Na detaily jsme se zeptali technického zástupce společnosti Hermle Pavla Němečka.

Názorové fórum odborníků

Respondenty jsme požádali o jejich názor na podobu budoucích technologií. Současná situace přinesla mnoho omezení, mezi jinými postihla také dodavatelské řetězce, znemožnila včasné dodávky do výrobních podniků a přinesla vyšší nároky na bezpečnost zaměstnanců. Jaké nové technologie podle vás mají v současné situaci největší potenciál se prosadit?

Svařování mědi pomocí vláknového laseru

Rychlý rozvoj v oblasti elektromobility vede ke zvýšení poptávky po svařování mědi. To, co ji činí pro danou aplikaci ideální (tj. vysoká elektrická a tepelná vodivost), ji zároveň činí obtížně svařitelnou konvenčními vláknovými lasery. Díky vyšší efektivitě, zhruba dvojnásobné, někteří výrobci zkoušejí používat zelené pevnolátkové lasery. Výsledkem je stabilnější a méně citlivý proces, než jaký byl možný u standardních vláknových laserů.

Procesně stabilní zpracování recyklátů

Do roku 2025 si Evropská unie klade za cíl ročně více než zdvojnásobit používání recyklátů při výrobě plastových výrobků [1, 2]. K dosažení tohoto cíle jsou kromě závazku firem působících na trhu a vyšší kapacity při zpracování plastového odpadu zapotřebí především nové technologie zpracování. Recykláty je nutné používat v daleko větší míře a v ještě vyšších poměrech. S novými procesy vstřikování na jedné straně a inteligentní podporou na straně druhé sleduje výrobce vstřikovacích strojů Engel různé a často velmi slibné přístupy. Výroba boxů a kontejnerů ukazuje na velký potenciál.

Uplatnění kovového 3D tisku

Společnost Misan z Lysé nad Labem se aditivními technologiemi kovových dílů zabývá a tato zařízení v České republice distribuuje už osm let. Dalo by se říct, že je jedním z průkopníků s těmito technologiemi na českém trhu. Z toho pochopitelně vyplývají také její bohaté zkušenosti s touto relativně mladou výrobní disciplínou. Na otázky, kde tyto technologie nacházejí uplatnění a v jakých oblastech mohou vyniknout, jsme se ptali aplikačního inženýra pro kovové aditivní technologie Jana Hudce.

Aditivní výroba velkých dílů

Porto patří k největší průmyslové oblasti Portugalska. Od roku 1956 zde sídlí přední světový výrobce strojů technologie tváření – společnost Adira.

Fórum výrobních průmyslníků

Jaké zásadní problémy vám současná doba přináší do chodu firmy, jak se je snažíte řešit a s jakým výsledkem?

Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členy naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit