Nezávislé informace o vědě a výzkumu

Univerzita s firmou vyvíjejí průmyslový povlak nové generace

11. 5. 2018
Univerzita s firmou vyvíjejí průmyslový povlak nové generace

Krajský titul Podnikatel roku 2010, loni zase cena Industrie v soutěži Česká hlava. Šumperská firma SHM, s.r.o. se pyšní nejen řadou ocenění, ale i devíti národními a mezinárodními patenty. Vlastnímu výzkumu a vývoji v oblasti tvrdých tenkých vrstev se firma věnuje už od svého vzniku před 25 lety. Spolupracuje však i 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.

„Pokud chce malá firma uspět nejen v Česku, ale i za hranicemi, musí se vyvíjet a být konkurenceschopná. Určitě bychom dokázali nějakou dobu přežít jen s tím, co máme, ale brzy bychom zůstali pozadu,“ vysvětluje dr. Vjačeslav Sochora, který ve společnosti SHM vede vývojový tým. Jeho devítičlenné oddělení pracuje na inovacích v oblasti přípravy tenkých ochranných vrstev.

MU a SHM hlavní foto

Požadavky na vlastnosti ochranných vrstev, které mají tloušťku jen několik mikrometrů a vynikají vysokou tvrdostí a odolností, se neustále mění. Někdy přichází požadavky na zlepšení vlastností od obchodního oddělení, respektive od zákazníků. Kromě toho ve firmě sledují nejnovější trendy v oboru a snaží se předběhnout konkurenci. SHM věnuje vlastnímu výzkumu a vývoji značné úsilí, z celkových nákladů firmy jde 16 % právě do této oblasti. Partnery ve výzkumu jsou často veřejné univerzity, mezi nimiž nechybí ani Masarykova univerzita v Brně.

„Spolupráce s Masarykovou univerzitou začala již v roce 1995. Tehdy firma SHM společně s profesory Janem Jančou a Stanislavem Vepřekem zkoumala, proč připravené povlaky vykazují extrémně vysokou tvrdost. Zjistili, že klíčové je připravit povlaky s nanokompozitní strukturou a firma SHM si tím získala světové prvenství v jejich průmyslové přípravě,“ říká prof. Petr Vašina z Ústavu fyzikální elektroniky Přírodovědecké fakulty MU. Na spolupráci z 90. let navázala fakulta v roce 2011.

„Když jsem v roce 2005 dokončil doktorát ve Francii, dostal jsem nabídku vrátit se zpět na MU a začít zde s výzkumem depozičních metod a postupů pro přípravu tenkovrstvých materiálů,“ vzpomíná Vašina, který na Masarykově univerzitě vede Laboratoř PVD technologií. „Začali jsme s projekty základního výzkumu, kdy jsme usilovali o pochopení fyzikálních procesů přípravy tenkých vrstev. Když jsme na pracovišti získali VaVpI projekt CEPLANT, podařilo se nám vybavit laboratoř novými experimentálními zařízeními. Zároveň nás podmínky projektu motivovaly hledat nové průmyslové partnery a orientovat se i jinak, než jsme byli do té doby zvyklí,“ dodává Vašina.

Obnovení spolupráce s firmou SHM bylo přirozené. Student bakalářského studia dostal možnost spolupracovat s firmou na řešení své závěrečné práce. I když z výzkumu nakonec nevzešel žádný produkt ve formě nového povlaku, oba partneři spolupráci hodnotili pozitivně a rozhodli se na ni navázat. Během další, velice úspěšné spolupráce se doktorandovi z univerzity podařilo vyvinout nový typ povlaku, který je použitelný i pro průmyslovou výrobu a který firma SHM nyní komerčně nabízí svým zákazníkům. I do budoucna firma plánuje stáže pro studenty, aby získali představu o vývoji a výzkumu v průmyslu již během svých studentských let nebo mohli využít průmyslových depozičních zařízení na experimenty pro své závěrečné práce.

MU a SHM druhé foto

Z teorie do průmyslové praxe

Nyní se firma s Masarykovou univerzitou pustila do zcela neznámých vod. „Jde nám o houževnaté vrstvy. Až dosud jsme dělali vrstvy tvrdé, které jsou ovšem křehké. Požadavky zákazníků se nicméně mění. Nyní je poptávka, aby byl povlak dostatečně tvrdý a zároveň houževnatý,“ vysvětluje Sochora.

Houževnatým tvrdým vrstvám se na MU věnuje právě profesor Vašina. „Když si za příklad vezmete keramický hrnek, tak ten je tvrdý a proto je obtížné ho poškrábat i velmi ostrým nožem. Ale když vám spadne na zem, tak praskne a je zničený. Obdobně se chovají i průmyslové keramické povlaky: jsou tvrdé, ale dobře slouží jen do vzniku první praskliny, ta se v povlaku rychle šíří a dochází k jeho následnému zničení. Aktuálním trendem je obětovat část tvrdosti a získat další užitečné vlastnosti, například tažnost a houževnatost. Dobrou tažnost má třeba kovová lžička. Mohu ji ohnout, narovnat a lžička nepraskne,“ vysvětluje Vašina.

S firmou SHM se pustili do hledání ochranného povlaku nové generace, který by vhodně kombinoval vlastnosti kovů a keramik, tedy vysokou tvrdost a lomovou houževnatost. Takovýto povlak tvořený materiálem s nanolaminátní strukturou byl zatím jen teoreticky předpovězen profesorem Schneiderem z německých Cách. Ačkoliv jde o novou oblast výzkum, chtěla být firma zapojená hned od začátku. „Překvapilo nás, že se rozhodli jít do takto riskantního projektu, kdy hledáme materiál, který byl teoreticky předpovězen, ale nikdo ho ještě nesyntetizoval a neověřil, že opravdu vykazuje požadovanou kombinaci vlastností,“ chválí Vašina firmu, která byla ochotná do výzkumu vložit vlastní kapitál i přesto, že jejich první společná žádost o projekt aplikovaného výzkumu MPO TRIO nevyšla.

Napodruhé už s žádostí o finanční podporu ministerstva uspěli, což výzkum pro obě strany výrazně zjednoduší. Firma bezplatně zapůjčila univerzitě jedno ze svých experimentálních za- řízení a kompletně zajišťuje jeho provoz i servis. Týmu profesora Vašiny to umožnilo nabrat dva nové doktorandy a začít se naplno věnovat hledání povlaku nové generace. „Zároveň v SHM akceptovali, že produkt, pokud se nám ho vůbec povede vyvinout, bude k dispozici až za relativně dlouhou dobu, odhadujeme zhruba za čtyři roky,“ říká Vašina.

Chce to čas

Zatímco recept na materiál budoucnosti firma a univerzita zatím hledají, ten na dobrou spolupráci už zjevně našly. „Důležitý je přístup samotné firmy. U nás v SHM se vždy stavělo na kvalitním výzkumu, za což vděčíme společ- níkům firmy, Mojmíru Jílkovi a Pavlu Holubářovi. Historicky spolupracujeme s několika vysokými školami i veřejnými výzkumnými institucemi, což nám umožňuje využívat techniku, kterou nevlastníme a nevyplatilo by se ji pořizovat. Zároveň někdy potřebujeme externí odborníky, kteří disponují znalostmi, které sami nemáme,“ vysvětluje Sochora.

V Laboratoři PVD technologií se zase snaží spolupracovat raději s méně partnery, ale o to kvalitněji. „Pokud se pro spolupráci rozhodneme, děláme ji na sto procent, “ ujišťuje Vašina. Na partnerech z průmyslu oceňuje, když umí respektovat podmínky kvalitního výzkumu. „Úspěšná spolupráce není otázkou týdne ani měsíce, desetikorun ani stokorun. Firmy musí akceptovat, že společný výzkumný projekt má delší horizont a ačkoliv je v něm dobrá naděje na úspěch, ten není nikdy dopředu zaručen. To je riziko výzkumu. Mimo to je třeba, aby firma ocenila, že kvalitní výzkum vyžaduje obrovské množství hodin práce a také je finančně náročný, protože abychom za našimi výsledky mohli stát, udržujeme naše přístroje ve špičkové kvalitě, což stojí nemalé peníze. My na univerzitě zase musíme chápat, že firmám jde o výsledek, nejen o publikaci,“ říká Vašina a dodává: „Pokrok vyžaduje čas, úsilí a dobré nápady. Pokud nemáte tohle všechno dohromady, pak spolupráce dlouhodobě nefunguje.“

 

Autorka: Iveta Zieglová

Članek vyšel v novém čísle časopisu INTERFACE, který vydává Centrum pro transfer technologií Masarykovy univerzity.