Materials of the future in Slovakia

Materials of the future in Slovakia

Magnesium and aluminum materials are promising future. Their use we talked to Frantisek Šimančík of the Institute of Materials and Machine Mechanics.

Pán Simančík, venujete sa výskumu nových ma­teriálov už dlhé roky. Povedzte, ktoré materiály sú materiálmi budúcnosti, ktoré by sa dali využiť v automobilovom priemysle?

Materiály pre budúce automobily možno rozdeliť do dvoch oblastí: na nosné materiály, ktoré za­bezpečujú tuhosť a pevnosť konštrukcie a súčasne pasívne chránia pasažierov pred nárazom a na ma­teriály zabezpečujúce v aute určité aktívne funk­cie, najmä riadenie procesov, prenos informácií, pohon servosystémov, efektívna konverzia,  uskladňovanie energie a pod. V ideálnom prípade sa viaceré funkcie pomocou „smart materiálov“ kombinujú v jednej súčiastke. Súčasným trendom sú materiály, ktoré sa dajú vytvarovať do väčších, zložitých dielov bez potreby spojov, ktoré sú z hľadiska zaťažovania a výroby vždy kritické, ako napr. hliníkové a horčíkové zliatiny. Na maximálne odľahčenie súčiastky sa materiál doslova šije na mieru podľa spôsobu a smeru jej zaťažovania. Tu majú budúcnosť heterogénne materiály. Príkladom sú kompozity. Ich vlastnosti sa dajú smerovo riadiť, či už prostredníctvom spevňujúcich vlákien alebo orientácie mikroštruktúrnej stavby.

Čo sa týka druhej oblasti, t. j. efektívnejšie­ho narábania so zdrojmi energie, hľadajú sa materiály, ktoré dokážu uskladniť prebytočnú energiu, povedzme teplo vznikajúce pri spaľovaní, brzdení a pod. Nevypustiť ju bezúčelne do okolia, ale vrátiť ju vo vhodnej forme a čase účelne naspäť. Ide najmä o nové materiály pre elektrické, ale aj tepelné batérie či palivové články. Veľmi perspektívne sú tzv. termoelektrické materiály, ktoré umožňujú priamo konvertovať teplo na elektrickú energiu (známe sú napr. z použitia v ter­močlánkoch).

   foto: František Simančík


Prečo považujete horčík za jeden z vysoko per­spektívnych materiálov, ktorý sa bude ešte vo väčšej miere využívať v automobilovom priemysle? Tak ste to prezentovali aj na minu­loročnej konferencii NEWMATEC 2015.

Horčík patrí prakticky k najľahším kovom, ktoré možno použiť na výrobu konštrukčných dielov. Horčík sa na rozdiel od iných kovov dá odlievať do extrémne tenkostenných a tvarovo komplex­ných súčiastok, ktoré sú často ľahšie, ako keby boli vyrobené z plastu. Hoci oproti plastovým súčiastkam majú takmer desaťkrát vyššiu tuhosť.

V situácii, keď každý ušetrený kilogram na hmot­nosti automobilu má stále rastúcu hodnotu, dá sa logicky predpokladať, že podiel horčíkových zliatin v karosériách bude takisto rásť. Tento trend nakoniec potvrdzuje aj fakt, že objem horčíkových odliatkov v automobiloch sa za posledných 5 rokov takmer zdvojnásobil. Dnes si už bez použitia horčíkových zliatin nevieme predstaviť ultraľahké notebooky, fotoaparáty, ďalekohľady ani mobilné telefóny. Horčík okrem toho výborne tlmí vibrácie a dá sa veľmi dobre obrábať. Tieto vlastnosti ho spolu s pomerne jednoduchou možnosťou recyklá­cie robia pre výrobu automobilových súčiastok veľmi perspektívnym materiálom budúcnosti.


Kde všade sa dá horčík využiť v automobilovom priemysle?

Najvýhodnejšie použitie horčíkových zliatin v karosériách automobilov je na veľkorozmerné a komplexne tvarované diely, ktoré možno vyrobiť ako odliatok z jedného kusa, napríklad dvere, ar­matúrové panely, priečinky, časti podlahy, strechy, kapoty a pod. Dnes prakticky existujú horčíkové odliatky celých vnútorných dverí automobilov vyšších tried. Z horčíkových zliatin sa vyrába výstuž volantu, pojazdy sedadiel, rôzne kryty v motore, ľahké skrinky, atď. Jeden diel z horčíka, napr. ar­matúrový panel, dokáže nahradiť 30 tradičných dielov na výrobu tohto komponentu z ocele. Americká strategická štúdia Magnesium Vision 2020 ukázala, že keby sa všetky v praxi známe používané diely z horčíkových zliatin dali do jed­ného automobilu, ich celková hmotnosť by bola asi 160 kg, v kombinácii s hliníkovými zliatinami by sa však automobil odľahčil o najmenej 130 kg oproti tradičnému vyhotoveniu z ocele. Takéto odľahče­nie by umožnilo následné zníženie hmotnosti ďalších komponentov, čím by sa mohlo dosiahnuť celkové zníženie hmotnosti až o 225 kg. Samoz­rejme, s tým by boli spojené významné benefity ohľadom spotreby paliva a emisií skleníkových plynov.


Ako napreduje Váš výskum horčíka, ale aj hliníka v Ústave materiálov a mechaniky strojov SAV? Na čo ste Vy osobne najviac hrdý?

V našom ústave sa zatiaľ venujeme viac aplikáciám hliníka ako horčíka. Tu sme dosiahli niekoľko originálnych výsledkov najmä s hliníkovou penou a kompozitmi na báze hliníkových práškov vrá­tane prvej aplikácie hliníkovej peny v automobi­lovej karosérii na svete (konkrétne v automobile Ferrari). Horčíkovým zliatinám sme sa venovali najmä z pohľadu ich efektívnej recyklácie. Podari­lo sa nám sprevádzkovať niekoľko inovatívnych technológií na odstraňovanie škodlivých prímesí z recyklovaného kovu. V ústave sme hrdí najmä na nami optimalizovanú technológiu sublimácie, ktorá umožňuje získať čistý kov aj zo značne kon­taminovaného odpadu, ktorý sa nedá recyklovať tradičnými technikami, ako aj na technológiu re­cyklácie triesok z obrábania horčíka do lisovaných profilov. Robili sme dvorného vývojára pre rakúsku firmu REMAG, na ktorú v časoch našej spolupráce pripadal 20 % podiel európskeho trhu s recyklo­vaným horčíkom.


Čím by mohol byť ústav nápomocný priemyselným podnikom v automobilovom priemysle na Slovensku?

Veľmi radi by sme zmenili charakter slovenských výrobných dodávateľov na vývojovo-výrobných z dôvodu, aby do svojej produkcie mohli zahrnúť podstatne viac intelektuálnej práce, ktorá pred­stavuje dôležitú časť pridanej hodnoty výrobku. Veľká šanca sa naskytuje práve teraz, keď sa v au­tomobiloch vyšších tried vyrábaných na Slovensku začína intenzívne využívať hliník. V tejto oblasti ešte nie je vybudované stabilné konkurenčné pros­tredie a pokiaľ sa tento trend včas zachytí, môže byť Slovensko kľúčovou destináciou nielen na výrobu, ale aj vývoj hliníkových komponentov. Máme na to všetky predpoklady, čo indikuje aj avizo­vané rozhodnutie automobilky Land Rover Jaguar postaviť výrobu nového modelu s celohliníkovou karosériou práve na Slovensku. Záujemcom z ra­dov potenciálnych slovenských dodávateľov vieme poskytnúť jednak odbornú, ale aj technickú po­moc, najmä však potrebnú inšpiráciu. V Žiari nad Hronom práve otvárame moderné výskumné cen­trum, ktoré by malo významne prispieť k zlepšeniu prostredia pre vývoj v oblasti ľahkých kovov a kom­pozitov.


Myslíte si, že Slovensko má potenciál, aby vedelo robiť výskum materiálov so svetovým dosahom? Máme na to kapacity (finančné, ľudské, tech­nické)?

Pri všetkej skromnosti, aj naša skúsenosť ukazu­je, že áno. Slovensko má stále veľké množstvo kreatívnych ľudí, ktorí sú schopní riešiť problémy vlastnými silami. Viaceré úspešné riešenia, najmä v oblasti softvérovej, ukazujú, že bez problémov dokážu konkurovať aj v prostredí globálneho trhu. Schopnosť riešiť problémy sme nadobudli v minulosti, pretože sme väčšinou boli odkázaní sami na seba. Dnes na ňu však z nepochopiteľných dôvodov rezignujeme, pričom sa spoliehame, že naše problémy vyrieši niekto za nás. Geometricky sa znižuje počet výrobkov vyvinutých na Sloven­sku, strácame sebestačnosť ako v potravinách, tak energiách. Ak však chceme v budúcnosti dosiahnuť porovnateľnú životnú úroveň s vyspelými krajina­mi, nevyhnutne sa musíme k práci hlavou vrátiť. Tomu treba podriadiť všetko úsilie, a to v oblasti vzdelávania, výskumu, výroby, ale aj štátnej poli­tiky.

  • autor:
  • Rozhovor pripravil: Vladimír Švač, ZAP SR


    You might also be interested



     

    Latest Classifieds

    Upcoming Events

    Branch Dictionary