Na cestě ke světovému prvenství: Vědci pracují na unikátním povlaku

Jak dobře se dá propojit základní a aplikovaný výzkum a také univerzitní prostředí s firemním ukazují fyzici z výzkumného centra Ceplant z Přírodovědecké fakulty MU a šumperská společnost SHM. Spolupracují na vytvoření nového průmyslového povlaku zlepšujícího funkční vlastnosti řezných a tvářecích nástrojů, který může být světovým unikátem.

Firma SHM už od poloviny 90. let spolupracovala s Janem Jančou z Masarykovy univerzity. Z garáže, kde se jejím zakladatelům podařilo získat první kontrakt a vydělat peníze i na rozvoj vlastního výzkumu a vývoje, vyrostli na 110 zaměstnanců a vytváří dnes průmyslové PVD povlaky o tloušťce tisícin milimetru na řezné, tvářecí a jiné nástroje. Ty významně zlepšují chemickou odolnost či tvrdost nástrojů, a tím zvyšují jejich životnost nebo produktivitu průmyslových procesů.

V posledních letech se vzájemné kontakty mezi firmou SHM a Masarykovou univerzitou prohloubily a letos získali společný výzkumný projekt od ministerstva průmyslu. „Jeho cílem je ověřit, zda je možné připravit s využitím průmyslového zařízení od SHM nový typ povlaků s takzvanou nanolaminátní strukturou, který byl zatím předpovězen jen teoreticky. Jde o vrstvy, v nichž se střídají na atomární úrovni roviny s borem a uhlíkem. Podle výpočtů by tyto vrstvy měly kombinovat houževnatost a tvrdost. Jejich unikátní struktura zabrání šíření trhlin a výrazně prodlouží životnost povlakovaných nástrojů,“ přiblížil aktuální projekt Petr Vašina, který výzkum v Ceplantu vede.

Zapojení firmy do výzkumu ve chvíli, kdy výsledek není jistý, není příliš obvyklé. Ředitel firmy SHM Pavel Holubář to vysvětluje tím, že musí hledat nové možnosti, aby byli stále konkurenceschopní. „I když naše současná produkce má ještě stále velkou perspektivu dalšího rozvoje, musíme se dívat víc dopředu, protože chceme na trhu konkurovat kvalitou.“

Společnost se soustředí především na vytváření velmi tvrdých povlaků pro obrábění, tváření a tlakové lití hliníku. „Trh se ale proměňuje a v současnosti se materiály opracovávají a tváří jinak a my tedy potřebujeme hledat povlaky, které budou odpovídat novým požadavkům. Díky dřívější spolupráci jsme zjistili, že na Masarykově univerzitě pracují na nápadech, které bychom mohli využít pro moderní aplikace,“ doplnil vedoucí výzkumu firmy Vjačeslav Sochora.

V projektu se tak výzkumníci pod vedením Vašiny snaží syntetizovat nový typ povlaku na základě předchozích teoretických poznatků. Vytvářejí ho nejen v laboratorních podmínkách, ale také na průmyslovém zařízení, které dodala firma. Pokud se vědcům podaří vytvořit povlak s předpovězenou krystalickou strukturou a pokud bude mít požadované vlastnosti, půjde o světový unikát.

První výsledky už naznačují, že by mohli být úspěšní. „Vrstvy svou vnitřní strukturou zatím přesně neodpovídají teoretickému modelu. Přesto ale mají očekávané dobré vlastnosti, tedy jsou zároveň velmi tvrdé a je těžké v nich vytvořit trhlinu. Na přípravě vrstev s žádoucí nanolaminátní strukturou intenzivně pracujeme a nejnovější výsledky naznačují, že jsme našli žádoucí podmínky pro jejich růst,“ uvedl Vašina.

Obě strany si spolupráci pochvalují, firma se díky ní dostane ke kvalitním výzkumníkům a šetří také náklady na vývoj, vědci zase mají možnost propojit základní a aplikovaný výzkum. „Časté je, že se myšlenky ověří v laboratorních podmínkách a následně se výsledky publikují s tím, k čemu by se daly potenciálně využít. Vzhledem k tomu, že náš výzkum probíhá přímo na průmyslové aparatuře, můžeme naše povlaky rovnou ověřit v reálných podmínkách,“ dodal Vašina.

Masarykova univerzita | Masaryk university