Prestižní ocenění za vývoj PVD povlaků

V letošním roce soutěž probíhala v pěti kategoriích, mezi něž na prvním místě patří Národní cena vlády Česká hlava, která je udělována osobnostem české vědy za výsledky jejich výzkumu, experimentálního vývoje a inovací. Další dvě kategorie jsou určeny firmám působícím v České republice. Jednou z nich je cena Ministerstva průmyslu a obchodu – Industrie. Byli jsme v redakci velmi potěšeni, když jsme se dozvěděli, že tuto cenu získala společnost, s níž dlouhá léta spolupracujeme a která na stránkách MM Průmyslového spektra pravidelně představuje výsledky svého výzkumu a vývoje dovedeného až do průmyslové praxe. Je jí společnost SHM, s. r. o., ze Šumperka, která se zabývá vývojem a přípravou PVD povlaků pro průmyslové aplikace a v tomto oboru patří ke světové špičce. Požádali jsme proto jednatele společnosti RNDr. Pavla Holubáře o rozhovor a zeptali jsme se jej na podrobnosti.

MM: Cena Industrie se uděluje za nejvýznamnější inovační technologii či výrobek realizovaný na území České republiky v posledních několika letech. Jaký výrobek nebo technologie je předmětem ocenění?

P. Holubář: Do soutěže jsme se přihlásili se souborem PVD povlaků typu CrVN, CrNx a CrAlBN a technologií jejich přípravy. Všechny přihlášené skupiny PVD povlaků se vyznačují originalitou a jsou aktuálně na trhu potřebné. Takové zahuštění výsledků vlastního výzkumu a vývoje, které navíc všechny uplatňujeme ve výrobě a jsou již využívány našimi zákazníky, jsme dlouho neměli.

MM: Jaká idea nebo nápad stály na počátku vývoje těchto povlaků?

P. Holubář: Myslím, že u každého typu povlaku to bylo trochu jinak. U vysokoteplotního kluzného povlaku CrVN jsme řešili otázku, jak získat ještě větší náskok před konkurencí v oblasti tlakového lití hliníku. Impulzem k vývoji povlaků s obsahem vanadu pak byly dva momenty – náhodná ústní informace a již cílený průzkum literatury a účast na odborných mezinárodních konferencích. Samotný vývoj až k zavedení do průmyslové výroby byl poměrně rychlý. Naše technologie nám umožňují velkou variabilitu v kombinaci různých prvků, stavebních kamenů PVD povlaku. Takže největší problém bylo zajištění vhodného materiálu s obsahem vanadu a jeho požadovaný geometrický tvar.

U tlustých povlaků CrNx je motivace jasná. Je to náhrada tvrdochromu, který obsahuje šestimocný chrom, jehož použití v průmyslu bude od příštího května zcela zakázáno. PVD technologie mohou být jedním z více řešení. Jejich hlavní omezení může být v ekonomice přípravy a v potlačení „přirozeného“ chování PVD povlaků, jakým je jejich zbytkové vnitřní napětí. To omezuje tloušťku povlaku. Nám se však podařilo vyvinout technologii s vysokou rychlostí růstu povlaku CrNx a potlačit vnitřní napětí tak, že jsme schopni připravovat povlaky o tloušťce až 50 µm.

Poslední skupina PVD povlaků na bázi AlCrBN je součástí rozsáhlejší rodiny povlaků na bázi boru. Je to poměrně široký a dlouhodobý výzkumný program. Přihlášený typ AlCrBN byl vyvíjen pro konkrétní řeznou aplikaci. Při jeho vývoji jsme použili principy dvou našich českých patentů, a tak nám jeho uplatnění na trhu dává výhradnost, což není u nás zcela běžné.

MM: Jaké konkrétní výhody přinášejí aplikace těchto povlaků?

P. Holubář: Povlaky CrVN, které mají obchodní název Vanadin, snižují nalepování roztavené a tuhnoucí slitiny hliníku s křemíkem na nástroji, čímž zvyšují jeho životnost, snižují nároky na údržbu nástroje a zvyšují kvalitu odlitků.

Tlusté povlaky CrNx jsou aplikovány například na pístní kroužky, které by s původní úpravou tvrdochromem nebylo možné od příštího roku vyrábět.
Povlaky AlCrBN jsou zatím nejvíce aplikovány na speciální odvalovací frézy na výrobu ozubených kol v automobilovém průmyslu. Splňují tedy přísné požadavky výrobců ozubených kol, která jsou součástí převodovek. Nejsme jedinými dodavateli v této oblasti, ale jsme zde na začátku průmyslového uplatnění nového typu povlaku, který v této kvalitě naše konkurence nemá a potenciál je velký.

MM: Jaké byly výchozí podmínky vývoje a co obnášel?

P. Holubář: Výchozí podmínky vývoje jsou u nás stejné již 25 let. Je to pro nás jedna z priorit zakotvená ve firemní vizi – zabývat se zajímavými technologiemi. Takže výzkum a vývoj běží permanentně a není někdy snadné definovat výchozí podmínky. Obecně lze říct, že jsou to zkušenosti, informace, jasná specifikace úkolů, dostatečné technologické či experimentální zázemí, a především tým lidí. Finance jsem vynechal záměrně. Na ty si prostě musíme vydělat a částečně si pomáhat z projektů na podporu výzkumu a vývoje, ve kterých jsme celkem úspěšní.

MM: Jak dlouho jste na vývoji pracovali?

P. Holubář: Už jsem to trochu nastínil. V případě povlaků CrVN mohu neskromně říct, že asi rok a půl. V případě tlustých CrNx povlaků vývoj ještě zcela neskončil, přestože je již připravujeme průmyslově. Bavíme se tak o čtyřech letech. U poslední skupiny povlaků AlCrBN jsme ve třetím roce vývoje a zdaleka jsme neskončili. Přesto i zde běží výroba a obchod pro zmíněné aplikace.

MM: Jaké obtíže nebo překážky jste museli překonat?

P. Holubář: Potíže jsou vždy a vždy jsou řešitelné. Rozdělím je na organizačně-administrativní a technické a zobecním je na všechen náš výzkum a vývoj.
Výsledky vlastního VaV musíme někde otestovat. Ne vše jde v laboratoři. Proto potřebujeme zpětnou vazbu od odvážných zákazníků. To je nelehký úkol. Neobejdeme se také bez odborných spoluprací. Nemůžeme mít tým odborníků na všechno. Proto se snažíme napřímo nebo skrze projekty zapojit výzkumné organizace z ČR i ze zahraničí. A administrativní náročnost nejen projektů, ale i při bilaterárních dohodách s některými vysokými školami je až odrazující. Ale drtíme to a jsme celkem úspěšní.

Technické problémy jsou naším trvalým kamarádem. Ať už jde o zajištění technologického vybavení pro experimenty, nebo následné analýzy PVD povlaků a nástrojů. V posledních letech jsme však dosáhli téměř „blahobytného“ stavu, a tak se tato překážka zdá dnes nepodstatná.

MM: Jaká povlakovací zařízení při vývoji a následné výrobě používáte?

P. Holubář: Pro vývoj i výrobu používáme principiálně dva typy povlakovacích zařízení, ale s téměř totožným odpařovacím či odprašovacím systémem. To je dáno naší historickou i současnou vazbou na vývoj a výrobu povlakovacích zařízení typu „Pí“ v Šumperku. Naše vlastní zařízení typu ORM i zmíněná zařízení typu Pí od společnosti PLATIT využívají náš princip rotačních katod. Zařízení ORM jsou jednodušší a nejsou určena k prodeji na trhu, na rozdíl od zařízení typu Pí – ta jsou k prodeji na světovém trhu primárně určena. Dnes jich je u zákazníků přes 265 ve 38 zemích světa.

Variabilita především zařízení Pí 411 umožňuje kombinovat nejen mnoho stavebních prvků povlaků, ale i souběh dvou technologií, odpařování pomocí nízkonapěťového oblouku a magnetronového naprašování. Tento princip je mimo zmíněné patenty uplatněn při přípravě povlaků AlCrBN.

MM: Vraťme se k tématu udělení Ceny Industrie. Co bylo potřeba udělat pro přihlášení se do soutěže?

P. Holubář: Podstatné bylo především rozhodnutí či odhodlání se přihlásit. Velké nadšení to u kolegů nevyvolalo, protože šance na úspěch považovali všichni za nulové. Ale já jsem v letošním roce zahájil „tažení“ za posílení naší značky SHM. Byl jsem přesvědčen, že se minimálně utkáme s rovnocennými partnery – nechci je nazývat protivníky.

Po rozhodnutí přišla podstatně snadnější otázka, co přihlásit. Naše plodnost novinek, které mají vysokou odbornou hodnotu, byla v posledních letech opravdu mimořádná. Navíc jsme je všechny uvedli do komerční výroby a dostali na trh. Samotné vyplnění přihlášky pak byla i pro nás dobrá rozcvička v hledání argumentů, příkladů obdobných povlaků od kvalitní konkurence, pokud vůbec existují, a shrnutí naší téměř 25leté historie. I sepisování podobných dokumentů může posílit naše sebevědomí.

MM: Víte, jak velká byla konkurence?

P. Holubář: To opravdu nevíme a nemyslím si, že tento údaj bude k dispozici. V přehledu minulých ročníků jsem nic takového nenašel.

MM: Oceněná technologie či výrobek získávají značku „Vyvinuto v ČR“. Jaká je prestiž této značky, co pro vás její udělení znamená?

P. Holubář: Při pohledu do historie soutěže si troufám říct, že prestiž je obrovská. Ale pro nás, pro celou firmu je to nesmírná pochvala a povzbuzení. Ne že by 25letá „dáma“, která má leccos a lecjaký úspěch za sebou i před sebou, potřebovala moc povzbuzovat. Ale potřebují to jednotliví aktéři našeho úspěchu, tedy každý zaměstnanec SHM. A já jim to z celého srdce přeji.

MM: Jakým způsobem tuto značku využijete? Je třeba její platnost po nějaké době obnovovat?

P. Holubář: Žádné omezující podmínky jsem nezjistil. Značka samozřejmě bude doprovázet naši obecnou prezentaci a stane se součástí obchodních i odborných prezentací ke konkrétním oceněným typům povlaků. Nechceme ale tuto značku brát jen jako marketingový nástroj. Chceme sdílet s našimi obchodními partnery náš pohled na význam výzkumu a vývoje v průmyslu. Chceme být dobrým příkladem.

MM: Co udělení Ceny Industrie znamená pro vás osobně?

P. Holubář: Jsem moc rád, že jsem měl odvahu naši firmu do soutěže přihlásit. Už jsem potřeboval posílit sebevědomí. Ale jsem především rád za svého kolegu Mojmíra Jílka, který je technickým mozkem a tahounem výzkumu a vývoje ve firmě. Díky jeho neutuchajícímu entuziasmu se k němu přitahují jako magnet další odborníci, pro které je příkladem. Nyní to bude mít „úředně ověřeno“ – s nadsázkou, prosím.

MM: Chtěl byte v souvislosti s udělením ceny zmínit některé další kolegy či spolupracovníky?

P. Holubář: Kolegu, obchodního partnera, jsem zmínil. Zmínil jsem i celý tým SHM, nejen VaV. Máme řadu dlouholetých spoluprací, ale já bych rád vyzdvihl především vliv vědce světového formátu – prof. Stana Vepřeka z Technické univerzity v Mnichově. Je spoluautorem obecného konceptu tvorby nanokompozitních materiálů, mezi něž patří i oceněný AlCrBN. Stan Vepřek nám radil, posouval nás a důvěřoval našemu úsilí už od poloviny 90. let. Dnes je upoután do domácí péče, ale informaci o našem ocenění s ním chceme sdílet.

MM: Jaké jsou vaše aktuální plány, čeho byste si přál dosáhnout?

P. Holubář: Chci dokončit proces přerodu SHM v moderní a důvěryhodnou firmu. To je můj pracovní název. Ne že bychom nebyli moderní a důvěryhodní. Můj plán je však v celkové obměně myšlení našich lidí, v dokončení principu týmového a odpovědného vedení, v nazírání na podnikání a podnikatelský záměr v souvislostech širokého významu a v trvalém sdílení hodnot odpovědného podnikání s našimi obchodními partnery a okolím.

MM: Přeji vám, ať se vám vaše záměry daří. Blahopřeji k úspěchu a děkuji za rozhovor.

Pavel Marek
s použitím fotografií společnosti SHM

pavel.marek@mmspektrum.com

www.ceskahlava.cz

www.shm-cz.cz

Něco navíc

Podrobnosti o oceněných PVD povlacích najdete v článcích ve vydáních MM Průmyslového spektra č. 10/2014, 12/2015, 9/2016 a 5/2017 .

„Firma SHM se věnuje vývoji PVD technologií, umožňujících nanášet na průmyslové nástroje velmi tvrdé či kluzné povlaky, které výrazně zlepšují vlastnosti výrobku. Stejný záměr má samozřejmě mnoho dalších konkurenčních firem, pocházejících z vyspělého evropského a amerického trhu. A s těmito výrobci letošní laureát nejen drží krok, ale v některých segmentech je i převyšuje. Jeho povlaky na bázi vanadu aplikované na nástroje pro tlakové lití hliníku zvyšují mnohonásobně životnosti těchto nástrojů a zlepšují kvalitu odlitků. V sortimentu má i povlaky, které mají vysoký potenciál nahradit povrchové úpravy „tvrdochromem“. (...) Porota ocenila i další povlak na bázi boru, který výrazně prodlužuje životnost odvalovacích fréz, nástrojů pro výrobu ozubených kol. Vysokou technickou úroveň dokazuje i to, že povlak si k využití vybrala i Škoda Auto.“