Materials of the future in Slovakia

Pán Siman�ík, venujete sa výskumu nových ma­teriálov u� dlhé roky. Povedzte, ktoré materiály sú materiálmi budúcnosti, ktoré by sa dali vyu�i� v automobilovom priemysle?

Materiály pre budúce automobily mo�no rozdeli� do dvoch oblastí: na nosné materiály, ktoré za­bezpe�ujú tuhos� a pevnos� konštrukcie a sú�asne pasívne chránia pasa�ierov pred nárazom a na ma­teriály zabezpe�ujúce v aute ur�ité aktívne funk­cie, najmä riadenie procesov, prenos informácií, pohon servosystémov, efektívna konverzia,  usklad�ovanie energie a pod. V ideálnom prípade sa viaceré funkcie pomocou „smart materiálov“ kombinujú v jednej sú�iastke. Sú�asným trendom sú materiály, ktoré sa dajú vytvarova� do vä�ších, zlo�itých dielov bez potreby spojov, ktoré sú z h�adiska za�a�ovania a výroby v�dy kritické, ako napr. hliníkové a hor�íkové zliatiny. Na maximálne od�ah�enie sú�iastky sa materiál doslova šije na mieru pod�a spôsobu a smeru jej za�a�ovania. Tu majú budúcnos� heterogénne materiály. Príkladom sú kompozity. Ich vlastnosti sa dajú smerovo riadi�, �i u� prostredníctvom spev�ujúcich vlákien alebo orientácie mikroštruktúrnej stavby.

�o sa týka druhej oblasti, t. j. efektívnejšie­ho narábania so zdrojmi energie, h�adajú sa materiály, ktoré doká�u uskladni� prebyto�nú energiu, povedzme teplo vznikajúce pri spa�ovaní, brzdení a pod. Nevypusti� ju bezú�elne do okolia, ale vráti� ju vo vhodnej forme a �ase ú�elne naspä�. Ide najmä o nové materiály pre elektrické, ale aj tepelné batérie �i palivové �lánky. Ve�mi perspektívne sú tzv. termoelektrické materiály, ktoré umo��ujú priamo konvertova� teplo na elektrickú energiu (známe sú napr. z pou�itia v ter­mo�lánkoch).

foto: František Siman�ík

Pre�o pova�ujete hor�ík za jeden z vysoko per­spektívnych materiálov, ktorý sa bude ešte vo vä�šej miere vyu�íva� v automobilovom priemysle? Tak ste to prezentovali aj na minu­loro�nej konferencii NEWMATEC 2015.

Hor�ík patrí prakticky k naj�ahším kovom, ktoré mo�no pou�i� na výrobu konštruk�ných dielov. Hor�ík sa na rozdiel od iných kovov dá odlieva� do extrémne tenkostenných a tvarovo komplex­ných sú�iastok, ktoré sú �asto �ahšie, ako keby boli vyrobené z plastu. Hoci oproti plastovým sú�iastkam majú takmer desa�krát vyššiu tuhos�.

V situácii, ke� ka�dý ušetrený kilogram na hmot­nosti automobilu má stále rastúcu hodnotu, dá sa logicky predpoklada�, �e podiel hor�íkových zliatin v karosériách bude takisto rás�. Tento trend nakoniec potvrdzuje aj fakt, �e objem hor�íkových odliatkov v automobiloch sa za posledných 5 rokov takmer zdvojnásobil. Dnes si u� bez pou�itia hor�íkových zliatin nevieme predstavi� ultra�ahké notebooky, fotoaparáty, �alekoh�ady ani mobilné telefóny. Hor�ík okrem toho výborne tlmí vibrácie a dá sa ve�mi dobre obrába�. Tieto vlastnosti ho spolu s pomerne jednoduchou mo�nos�ou recyklá­cie robia pre výrobu automobilových sú�iastok ve�mi perspektívnym materiálom budúcnosti.

Kde všade sa dá hor�ík vyu�i� v automobilovom priemysle?

Najvýhodnejšie pou�itie hor�íkových zliatin v karosériách automobilov je na ve�korozmerné a komplexne tvarované diely, ktoré mo�no vyrobi� ako odliatok z jedného kusa, napríklad dvere, ar­matúrové panely, prie�inky, �asti podlahy, strechy, kapoty a pod. Dnes prakticky existujú hor�íkové odliatky celých vnútorných dverí automobilov vyšších tried. Z hor�íkových zliatin sa vyrába výstu� volantu, pojazdy sedadiel, rôzne kryty v motore, �ahké skrinky, at�. Jeden diel z hor�íka, napr. ar­matúrový panel, doká�e nahradi� 30 tradi�ných dielov na výrobu tohto komponentu z ocele. Americká strategická štúdia Magnesium Vision 2020 ukázala, �e keby sa všetky v praxi známe pou�ívané diely z hor�íkových zliatin dali do jed­ného automobilu, ich celková hmotnos� by bola asi 160 kg, v kombinácii s hliníkovými zliatinami by sa však automobil od�ah�il o najmenej 130 kg oproti tradi�nému vyhotoveniu z ocele. Takéto od�ah�e­nie by umo�nilo následné zní�enie hmotnosti �alších komponentov, �ím by sa mohlo dosiahnu� celkové zní�enie hmotnosti a� o 225 kg. Samoz­rejme, s tým by boli spojené významné benefity oh�adom spotreby paliva a emisií skleníkových plynov.

Ako napreduje Váš výskum hor�íka, ale aj hliníka v Ústave materiálov a mechaniky strojov SAV? Na �o ste Vy osobne najviac hrdý?

V našom ústave sa zatia� venujeme viac aplikáciám hliníka ako hor�íka. Tu sme dosiahli nieko�ko 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). Hor�íkovým zliatinám sme sa venovali najmä z poh�adu ich efektívnej recyklácie. Podari­lo sa nám sprevádzkova� nieko�ko inovatívnych technológií na odstra�ovanie škodlivých prímesí z recyklovaného kovu. V ústave sme hrdí najmä na nami optimalizovanú technológiu sublimácie, ktorá umo��uje získa� �istý kov aj zo zna�ne kon­taminovaného odpadu, ktorý sa nedá recyklova� tradi�nými technikami, ako aj na technológiu re­cyklácie triesok z obrábania hor�íka do lisovaných profilov. Robili sme dvorného vývojára pre rakúsku firmu REMAG, na ktorú v �asoch našej spolupráce pripadal 20 % podiel európskeho trhu s recyklo­vaným hor�íkom.

�ím by mohol by� ústav nápomocný priemyselným podnikom v automobilovom priemysle na Slovensku?

Ve�mi radi by sme zmenili charakter slovenských výrobných dodávate�ov na vývojovo-výrobných z dôvodu, aby do svojej produkcie mohli zahrnú� podstatne viac intelektuálnej práce, ktorá pred­stavuje dôle�itú �as� pridanej hodnoty výrobku. Ve�ká šanca sa naskytuje práve teraz, ke� sa v au­tomobiloch vyšších tried vyrábaných na Slovensku za�ína intenzívne vyu�íva� hliník. V tejto oblasti ešte nie je vybudované stabilné konkuren�né pros­tredie a pokia� sa tento trend v�as zachytí, mô�e by� Slovensko k�ú�ovou destináciou nielen na výrobu, ale aj vývoj hliníkových komponentov. Máme na to všetky predpoklady, �o indikuje aj avizo­vané rozhodnutie automobilky Land Rover Jaguar postavi� výrobu nového modelu s celohliníkovou karosériou práve na Slovensku. Záujemcom z ra­dov potenciálnych slovenských dodávate�ov vieme poskytnú� jednak odbornú, ale aj technickú po­moc, najmä však potrebnú inšpiráciu. V �iari nad Hronom práve otvárame moderné výskumné cen­trum, ktoré by malo významne prispie� k zlepšeniu prostredia pre vývoj v oblasti �ahkých kovov a kom­pozitov.

Myslíte si, �e Slovensko má potenciál, aby vedelo robi� výskum materiálov so svetovým dosahom? Máme na to kapacity (finan�né, �udské, tech­nické)?

Pri všetkej skromnosti, aj naša skúsenos� ukazu­je, �e áno. Slovensko má stále ve�ké mno�stvo kreatívnych �udí, ktorí sú schopní rieši� problémy vlastnými silami. Viaceré úspešné riešenia, najmä v oblasti softvérovej, ukazujú, �e bez problémov doká�u konkurova� aj v prostredí globálneho trhu. Schopnos� rieši� problémy sme nadobudli v minulosti, preto�e sme vä�šinou boli odkázaní sami na seba. Dnes na �u však z nepochopite�ných dôvodov rezignujeme, pri�om sa spoliehame, �e naše problémy vyrieši niekto za nás. Geometricky sa zni�uje po�et výrobkov vyvinutých na Sloven­sku, strácame sebesta�nos� ako v potravinách, tak energiách. Ak však chceme v budúcnosti dosiahnu� porovnate�nú �ivotnú úrove� s vyspelými krajina­mi, nevyhnutne sa musíme k práci hlavou vráti�. Tomu treba podriadi� všetko úsilie, a to v oblasti vzdelávania, výskumu, výroby, ale aj štátnej poli­tiky.