Témata
Reklama

Prestižní ocenění za vývoj PVD povlaků

„Česká hlava je největší projekt pro rozvoj české vědecké a technické inteligence, tedy té části společnosti, která bývá mnohdy upozaděná, ačkoliv na ní stojí prosperita naší země,“ stojí na webových stránkách soutěže, která vznikla před 18 lety a neoficiálně se jí také říká „česká nobelovka“.

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.

Reklama
Reklama
Detail nástroje pro tlakové lití s CrVN povlakem Vanadin

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.

Termosnímek tlakového lití – CrVN povlaky snižují nalepování tuhnoucí hliníkové slitiny na nástroji.

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.

Z výzkumu vlivu pozice, proudu a napařovacích úhlů na substrukturu vrstvy povlaku CrVN

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.

Tlusté CrNx povlaky nahrazují tvrdé chromování pístních kroužků.

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.

SEM lomů finální verze povlaku CrNx

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.

Kalota povlaku CrNx

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.

Měření odvalovací frézy na výrobu ozubení s unikátním PVD povlakem 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.

TEM – nanovrstevná a nanokompozitní struktura povlaku typu TiBN

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.

První představení povlakovacího zařízení Pí 411 ve Výzkumném a vývojovém centru SHM v roce 2012 (Foto: autor)

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.

Pavel Holubář a Stan Vepřek v srpnu 2012 při otevření V a V centra SHM, které nese jméno prof. Vepřeka. (Foto: autor)

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, 9/20165/2017 .

Z VYJÁDŘENÍ POROTY

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.“

RNDr. Pavel Holubář na tiskové konferenci k vyhlášení výsledků soutěže Česká hlava, které proběhlo v prostorách VŠE v Praze v neděli 3. prosince. (Foto: autor)

Reklama
Související články
Vysokoteplotní kluzné vrstvy vanadu

Intenzifikace řezných procesů zvyšuje teplotu řezů. S tím souvisejí mimo jiné zvýšené nároky na tepelnou stabilitu použitých otěruvzdorných povlaků. Možným řešením je vývoj PVD povlaků s funkcí vysokoteplotních lubrikantů, které jsou schopny snížením koeficientů tření řezné teploty snižovat. K jedněm ze slibných a již studovaným systémům patří PVD vrstvy s přídavkem vanadu, které za vysokých teplot tvoří Magnéliho oxidické fáze se zmíněnou schopností. Velkým problémem je však trvanlivost těchto fází při mechanickém namáhání v průběhu obrábění. Příspěvek je věnován některým praktickým aspektům přípravy PVD vrstev CrVN a jejich vlastnostem.

Lasery a optika v průmyslu

Měsíc květen se nesl ve znamení zákaznických setkání, dnů otevřených dveří, seminářů a konferencí. Také společnost Lascam v tomto jarním měsíci uspořádala dvoudenní konferenci. Již druhý ročník ve svém názvu Lasery + optika v průmyslu skrývá témata, která byla na pořadu dne. Představitelé významných světových výrobců laserových a optických technologií prezentovali stovce účastníků novinky a možnosti jejich využití.

Porodnice dokonalých strojů

Gosheim. Malebné horské městečko v srdci německého regionu Bádensko-Württembersko. Na jeho okraji dominuje komplex moderních, technologicky dokonale vybavených budov strojírenské společnosti Hermle. Dnes zde panuje ještě čilejší ruch než obvykle, protože v prostorách firmy, jako již tradičně v dubnu, právě probíhá každoroční akce „Open House“.

Související články
Nové výzkumné centrum pro vývoj PVD povlaků

Společnost SHM v úterý 28. srpna 2012 slavnostně otevřela nové výzkumné a vývojové centrum pro vývoj a zkoušky PVD povlaků. Slavnost zahájil Pavel Holubář, ředitel společnosti SHM, jenž pohovořil o projektu, historii společnosti a představil nejvýznamnější partnery.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Od tlakové slévárny až po kompletní výrobu

Outsourcing u sléváren a kováren nabývá na důležitosti. Přesun obrábění od OEM výrobců do sléváren vedl k tomu, že se řada tlakových sléváren přeorientovala na kompletní výrobu. Příkladem je závod Ljunghäll v České republice, který s podporou firmy Grob rozšířil výrobu z tlakového lití na dodávky komplexních dílů pro automobilový průmysl.

Unikátní kombinovaná technologie PVD povlakování

Bigaan je exotický název nové řady PVD povlaků firmy SHM. Povlaky s obsahem boru vznikají při souběhu dvou principiálně odlišných technologií – obloukového napařování a magnetronového naprašování. Firma dokázala využít výhod obou technologií a připravit nanokompozitní povlak na bázi AlCrBN.

Společný vývoj průmyslového povlaku nové generace

Šumperská firma SHM získala vloni cenu Industrie v soutěži Česká hlava za výsledky vlastního výzkumu a vývoje v oblasti tvrdých tenkých vrstev. Těm se firma věnuje od svého vzniku před 25 lety. Současný vývojový tým vedený doktorem Vjačeslavem Sochorou spolupracuje s řadou veřejných výzkumných institucí a vysokých škol, včetně Masarykovy univerzity. S tou nyní firma pracuje na nové generaci průmyslových povlaků, které mají být nejen velmi tvrdé, ale zároveň i houževnaté.

Řezné materiály současnosti

Řezné materiály a nástroje odedávna určovaly produktivitu výroby a kvalitu obráběné produkce. Někdy je úchvatné pozorovat, jak malé množství řezného materiálu odolává nesmírnému mechanickému a teplotnímu zatížení při úběru materiálu, které dosahuje nejvyšších hodnot, pozorovatelných v technologické praxi. Často se nástroj musí včas vyměnit, i když na břitu mnohdy nejsou pouhým okem vidět stopy opotřebení, neboť nástroj není již chráněn tvrdými povlaky a nikdo nemůže riskovat havárii stroje a prostoje ve výrobě.

Kompaktní řešení Zapoj a spusť

Surffinisher je inovační metoda inline omílání vysoce kvalitních, geometricky složitých součástí během výrobního cyklu , která otevírá nové možnosti pro automatizované, vysoce přesné obrábění definovaných ploch jednotlivých součástí. Kompaktní omílací systém Zapoj a spusť lze snadno integrovat do výrobních linek.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Dokonalé povrchy řezných nástrojů

Leštění řezných hran nástrojů je čím dál žádanějším procesem v oblasti strojírenství. Stalo se již zřejmým faktem, že stav řezných hran má obrovský vliv na životnost nástroje a řeznou charakteristiku. Existuje dnes zajímavá alternativa dobře známým procesům, jako je broušení nebo tryskání. Je to úprava řezných hran pomocí vlečného omílání.

Zvyšování produktivity při obrábění

Obrábění patří ke klíčovým výrobním technologiím. Hlavní předností obrábění je schopnost realizovat téměř neomezenou škálu tvarů a velikostí obrobků s potřebnou přesností a jakostí povrchu v kusové i sériové výrobě. Pro obrábění součástí na CNC strojích jsou dnes běžně komerčně dostupné všechny potřebné nástroje: softwarová CAD+CAM podpora včetně virtuálních simulací a postprocesorů na jedné straně, hardwarová realizace v podobě moderních obráběcích strojů a nástrojů na straně druhé.

Efektivní obrábění hliníkových tlakových odlitků

Pokud jde o sériovou výrobu složitých tlakových odlitků z hliníkových slitin, je Kovolis Hedvikov preferovaným partnerem automobilových výrobců a dodavatelů. S cílem rozšířit kapacitu i možnosti zpracování investovala společnost do nového omílacího systému, přizpůsobeného široké škále dílů a místním podmínkám.

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