Témata
Reklama

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.

Reklama
Reklama
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.

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 170464
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Autor:
Firmy
Související články
Prototypování hliníkových odlitků

V dnešní uspěchané době, kdy jsou kladeny stále větší požadavky na zrychlování zejména výrobních procesů i mezivýrobních fází, zaujímá své místo na výsluní rychlé prototypování. Tento přístup, tzv. rapid prototyping, lze aplikovat i ve slévárenství, a to především za předpokladu součinnosti vývojového pracoviště zadavatele a slévárny ochotné experimentovat.

Návštěva v knihovně materiálů

Když jsem si dojednával návštěvu v Knihovně materiálů matériO, jako technik jsem očekával, že uvidím nudné regály s očíslovanými vzorky ve tvaru různobarevných kvádříků z plastu, kovu nebo dřeva. Realita však byla úplně jiná.

Magnetické nanočástice oxidu železa pro léčbu nádorů

Jednou z oblastí výzkumu skupiny „Přípravy polymerních hybridních kompozitů pro mikrovlnné absorbéry“, která pracuje v rámci Centra polymerních systémů (CPS) na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně, je vývoj magnetických nanočástic oxidu železa pro léčbu rakoviny pomocí hypertermie

Související články
Symbióza plast-kov jako materiálová strategie

Tradiční kovové materiály i nesrovnatelně mladší plasty se vyznačují zcela rozdílnými mechanickými, tepelnými, elektrickými i chemickými vlastnostmi. Zvláště důležitou roli hraje výrazný rozdíl v hustotě. Při výběru materiálu je proto třeba pečlivě zvažovat výhody i nevýhody obou materiálových skupin a hledat pro daný výrobek optimální řešení. Je nezbytné si také uvědomit, že efektivním přínosem pro technickou praxi jsou kombinace vlastností kovů a plastů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Širokopásmový radioabsorbér ke snížení elektromagnetické interference

Radioabsorbéry zaznamenávají rozmach svého použití ve sféře komerční elektroniky, kde je třeba redukovat interferenci záření jednotlivých zařízení (kanceláře, laboratoře atd.).

Fórum výrobních manažerů

Jak se odráží ve vaší výrobě stále přetrvávající nedostatek materiálových vstupů? Jak to ovlivňuje chod vaší firmy, plánování průchodu zakázky výrobou? Navýšení cen surovin musíte pravděpodobně promítnout do výsledných cen vašich produktů. Jak na to reagují odběratelé?

Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Optimalizované obrábění tvrdokovů

Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

Názorové fórum odborníků

Na tomto místě budeme pravidelně přinášet názory odborníků k tématům, která se objeví v aktuálním vydání MM Průmyslového spektra. V tomto vydání jsme zástupcům vysokých škol a firem položili následující otázku:

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Moskva ve znamení trubek a drátů

Oblíbené příležitosti k setkání lidí z branží trubek a drátů se v roce 2019 uskuteční v Moskvě, ale v rozdílných termínech. Přední ruský veletrh drátů a kabelů – wire Russia – se zde uskuteční od 18. do 20. června 2019, zatímco kombinace veletrhů Tube Russia / Metallurgy Russia / Litmash Russia se bude konat o měsíc dříve. Na rozsáhlé ploše moskevského veletržního areálu Krasnaya Presnya očekávají pořadatelé v obou případech rekordní účast.

Aplikace nanomateriálů ve strojírenství

Nanotechnologie umožňují vývoj nových generací kompozitů s vylepšenou funkčností a širokou škálou aplikací. V současnosti nanokompozity představují mnoho aplikací v mnoha průmyslových oborech. Užitné vlastnosti nanomateriálů vyplývají z jejich výjimečných fyzikálních a chemických vlastností, velikosti, tvaru či povrchové morfologii. Velikostní efekt (size efect) umožňuje výrazně zlepšovat užitné vlastnosti konvekčních materiálů. Nanotechnologie díky svému inovačnímu potenciálu již dnes výrazně ovlivňují moderní průmyslové produkty.

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem 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