Výzkumné centrum tvářecích technologií

Výzkumné centrum Fortech je jedním z jedenácti výzkumných center v České republice, která vznikla v roce 2006 v rámci programu Výzkumná centra „1M“. Hlavním úkolem Výzkumného centra tvářecích technologií je odzkoušení nových myšlenek v materiálovětechnologické oblasti a postupná optimalizace a spojování procesů, které povedou k dosažení mimořádných materiálových vlastností nebo efektivních nekonvenčních technologií. U příležitosti druhého výročí založení Centra jsme položili několik otázek jeho prezidentu profesoru Bohuslavu Maškovi.

Jaké vidíte hlavní přínosy Fortechu v oblasti výzkumu a inovací?

Prof. Mašek: Na začátek bych chtěl uvést, že přínosy nejsou pouze v oblasti výzkumu, ale také v tom, že Centrum působí na Západočeské univerzitě, kde má vynikající možnosti propojovat výzkum s pedagogikou na jedné straně a s praxí na straně druhé. Centrum spolupracuje s řadou českých i zahraničních partnerů a v jeho rámci vznikly a vznikají diplomové a dizertační práce, které jsou orientovány na praktické průmyslové aplikace. Založením Fortechu došlo k propojení více subjektů v oblasti výzkumu a tím vznikla platforma, která umožňuje přístup k širokému přístrojovému vybavení jednotlivých partnerů a k jejich výzkumnému know-how. Díky realizaci projektu Centra byly pořízeny některé unikátní stroje a zařízení, které nemají v rámci České republiky obdobu anebo jsou dokonce světovými unikáty. V současnosti pracuje na zadaných úkolech 28 výzkumných pracovníků na čtyřech výzkumných pracovištích. Tím je dosaženo, jak to pracovně nazýváme, tzv. kritického množství výzkumného potenciálu, který je schopen realizovat nové myšlenky a vytvářet inovace ve zkoumaných technologiích.

Mohl byste to nějakým způsobem blíže konkretizovat?

Prof. Mašek: Naším hlavním krédem při zakládání Centra bylo využít inovativních technologických postupů a propojit je s možnostmi nových materiálů a novými strategiemi jejich zpracování tak, aby vznikly produkty s vyšší užitnou hodnotou. Jako příklad mohu uvést zpracování úsporně legovaných ocelí tak, aby bylo dosaženo vysoké pevnosti při vynikající tažnosti. Při dnešních cenách oceli a legur je to všestranně velmi aktuální téma. V současné době se pohybujeme s mezí pevnosti nad 2 000 MPa při tažnostech až 15 %. Na jiných praktických aplikacích jsme dosáhli pevnosti přes 1 000 MPa při téměř 25% tažnosti po přesném tváření za studena.

Jaké jsou vaše hlavní směry výzkumu?

Prof. Mašek: Zpracováváme projekty celkem v osmi následujících hlavních směrech:

• dosahování velmi jemné mikrostruktury speciálními deformačními technikami založenými na kombinaci tvářecího a termomechanického zpracování;
• dosahování vynikajících kombinací mechanických vlastností u vícefázových ocelí řízeným vývojem mikrostruktury;
• příprava technologií zpracování obtížně tvařitelných materiálů;
• vyvinutí technologií tváření kovových materiálů za snížené teploty zpracování;
• odzkoušení technologie tváření velmi malých součástí v tixotropním stavu;
• zvládnutí postupů tváření kapalným médiem v oblasti rapid prototyping;
• vyvinutí alternativních způsobů spojování vysokopevných materiálů tvářecími technikami;
• vývoj speciálních technik pro recyklaci kovových materiálů.

Některá témata se zdají být celkem futuristická...

Prof. Mašek: Ano, myslím, že by se to tak mohlo nazvat. Například odzkoušení malých součástí tvářením v tixotropním stavu je zatím světově ojedinělá technologie, která vychází z klasické myšlenky tváření materiálu v tixotropním, tedy „polotekutém“ stavu, kdy je materiál ohřát na teplotu mezi solidem a liquidem a poté řízeným způsobem „vtlačen“ do formy. Tixotváření běžných součástí je sice ojedinělou, ale již v praxi zavedenou technologií. Zatím však nikdo touto technologií nezvládl zpracování malých tvarově složitých součástí. V této oblasti využíváme řady vlastních idejí jak pro ohřev, manipulaci i samotné tváření materiálu. Vzhledem ke skutečně nekonvenčním podmínkám procesu získáváme velmi zvláštní a dosud neprobádané struktury s neznámými vlastnostmi. Vzhledem k tomu, že z takovýchto materiálů mohou vznikat tvarově složité součásti, má tato oblast jistě budoucnost.

Ve vašich publikacích se často objevuje slovo modelování.

Prof. Mašek: Modelování skutečně patří k našim významným aktivitám. My se zabýváme různými podobami technologického modelování, při kterém se zaměřujeme zejména na zdokonalování postupů modelování tak, aby naše technologické modely s vysokou přesností napodobovaly realitu v našem případě v praxi používané technologie. Námi vybudovaná zařízení – jako například termomechanický simulátor – v současnosti umožňují na malých vzorcích vyvíjet a provádět optimalizaci technologických procesů. V některých případech jsme již realizovali dokonce i modely celých výrobních linek a technologických zařízení. Nové postupy modelování umožňují efektivně optimalizovat výrobu nebo zavádět nové typy materiálů do praxe, aniž by bylo nutno složitě v podmínkách praxe zkoušet a metodou pokus-omyl odlaďovat nové technologie. Vzhledem k přesnému monitorování modelové zkoušky získáme velké množství informací, které pak můžeme použít pro efektivní nastavení parametrů výrobní linky. Pro příklad si jistě dovedete představit, jaké náklady představuje vyřazení válcovací trati z provozu za účelem provedení zkoušek nového postupu. Díky modernímu technologickému modelování může toto proběhnout v laboratoři za podstatně nižších finančních nákladů.

Jaké jsou vaše další oblasti působení?

Prof. Mašek: Díky uvedeným možnostem se specializujeme rovněž na analýzu a odstraňování technologických problémů. Máme například k dispozici laserový konfokální mikroskop, který dokáže nejen snímat zvětšený obraz povrchu, ale umí vytvořit i přesnou 3D mapu povrchového reliéfu. Tato technologie umožňuje řešit celou řadu problémů, ať už jde o lomy součástí, povrchovou oxidaci, chyby ve strukturovaném povrchu atd. Pomocí tohoto mikroskopu můžeme například zjišťovat mikrogeometrii komponent, která je jinak téměř nezměřitelná.

Vzhledem k tomu, že se zabýváme i procesy, které jsou velmi rychlé a okem nepozorovatelné, využíváme k měření i vysokorychlostní kameru, která umožňuje nasnímání až 33 tisíc obrázků za vteřinu. Při takové rychlosti vám jen máloco může uniknout. Pomocí softwaru lze pak vysokorychlostní jevy velmi přesně analyzovat a kvantifikovat. Podobně můžeme analyzovat i teplotní pole termovizní kamerou určenou pro teploty 400–1 600 °C. Tato technologie vám ukáže to, co pouhým okem nikdy neuvidíte. Jsme vybaveni i pro měření teplot za ztížených podmínek měření, například v páře a kouři.

Uvedená zařízení jsou poměrně nekonvenční, jaké jsou vaše možnosti v oblasti konvečních výzkumných technik?

Prof. Mašek: Samozřejmě pro materiálové analýzy máme k dispozici oblast konvečního zkoušení materiálu, ačkoliv se hodně zaměřujeme na miniaturizaci. Zároveň máme k dispozici i konveční metalografii. Technologické zkoušky provádíme v halové laboratoři, která vznikla v posledních osmi letech. Tato laboratoř je vybavena sedmi lisy pro různé technologie, pecním zařízením, robotem pro robotizované kování a řadou dalších strojů. Díky kooperaci našich partnerů v Centru máme přístup prakticky ke všem potřebným konvenčním technikám.

Jak je zabezpečena kontrola řešení vašich projektů?

Prof. Mašek: Kontrolu nad vědeckými i technickými výstupy, jakožto i nad kvalitou práce zajišťuje 17členná Rada Centra, ve které jsou v nadpoloviční většině zastoupeny subjekty z oblasti zpracovatelského průmyslu a potenciální odběratelé budoucích výsledků. Tím je zároveň zabezpečeno propojení výzkumu a výrobní sféry.

Děkujeme vám za rozhovor a přejeme vašemu Centru hodně dalších úspěchů.

-RED-

Výzkumné centrum tvářecích technologií – Fortech

www.fortech.zcu.cz

ctibor@email.cz