Díky inovativní ochranné povrchové úpravě se při výrobě sklenic a lahví nemusí využívat olejování forem, které je náročné na lidskou práci a také vytváří nepříjemné pracovní prostředí. Tým vědců kolem Daňka vyvíjí i další nanopovrchy, například antibakteriální povlak na kliky nebo protiprachové povlaky, které se používají například na lustry v luxusních hotelech.
S prací na nanopovlaku začal Daněk v roce 2019 při dizertační práci. Jeho tehdejší vyučující Polcar studoval dříve v Portugalsku, kde je jeden ze dvou hlavních evropských výrobních závodů na sklářské formy, druhý je v Chorvatsku. Nanopovlaky používané na řezné nástroje, například na obráběcí stroje, byly už tehdy známé – ale tým kolem Polcara a Daňka přišel s aplikací právě na formy a s dalšími zlepšeními ohledně technologie nanášení, tzv. povlakování.
„Původně jsme pro portugalské sklárny ve spolupráci s místní univerzitou řešili využití nanopovlaků při chlazení kvůli snížení energetické náročnosti. Přitom nás tak trochu náhodou napadlo, že bychom je mohli vyzkoušet aplikovat i na samotné formy,“ říká Daněk.
Na poslední chvíli. Zdražení potravin zastavil přílepek k zákonu o pyrotechnice |
Na tento způsob využití se přišlo už loni, nyní se ale podařilo vylepšit dobu, po kterou nanopovlak na formě vydrží, na minimálně deset dní, což je doba, po kterou fabriky vyrábí jeden vzor lahve, třeba zavařovacích sklenic. Na mazání se doposud užíval lubrikant se sírou a grafitem, který se následně odpařoval do vzduchu, kde ho dýchali dělníci.
„Namazaná forma v provozu vydržela kolem 15 minut, potom ji pracovník musel vyndat a znovu namazat. Takových cyklů proběhla u každé formy skoro stovka denně,“ vysvětluje Daněk. Díky jeho technologii může forma pracovat 10 až 14 dnů, aniž by musela projít údržbou.
Snad to půjde levněji
Problémem je stále vysoká cena povlaku, což není zase tak překvapivé vzhledem k tomu, že zatím jde o pilotní provoz. Jedno povlakování stojí kolem sto eur, přičemž samotná forma má výrobní cenu kolem šedesáti eur. „Snažíme se nyní cenu stlačit na čtyřicet eur,“ dodává Daněk.
Zatím si pronajímá aparaturu, kterou koupila ČVUT za milion eur na jiný projekt. Do budoucna Daněk s Polcarem plánují vývoj vlastního přístroje, který bude navržen výhradně pro účel povlakování sklářských forem. To jim umožní zvýšit efektivitu procesu a snížit cenu povlakovaného kusu.
Povlakování přitom zatím funguje jenom na kvalitních evropských formách a prakticky nedrží na čínských. To je podle Daňka ale i výhoda, tamní firmy tak nemůžou jednoduše zkopírovat jeho postup. Z podobného důvodu nechce své know how – tedy přesně za jakých teplot nebo jakým způsobem se povlakuje – patentovat.
„Tady na ČVUT nemáme jenom ten povlak, ale celkovou znalost aplikace. Vyrobit motor se dá celkem jednoduše, ale udělat auto, které vyhraje závod, je práce se spoustou podrobností, které musí zapadnout do sebe,“ přibližuje. Čína podle něj nepředstavuje zásadní ohrožení i proto, že dovoz lahví na delší vzdálenosti není ekonomicky výhodný, závody vyrábí přibližně pro okruh zhruba 500 kilometrů.
Vědci z ČVUT v Alpách testovali robotickou trojkolku, vyjela i černou sjezdovku |
Při povlakování se nejdřív vezmou kovové formy, které se musí umýt, očistit, včetně zbavení zbytků vody nebo zkorodovaných oxidů. Umístí se proto do přístroje, kde se začne vytvářet vakuum a zároveň se prostředí zahřívá na více než 350 °C. Do komory se následně pustí argon, který se podobně jako u neonových zářivek zionizuje.
Volné elektrony poté bombardují formy a jemně leptají jejich povrch asi do hloubky 400 atomů, tedy zhruba 40 nm. Poté se do komory přidají kovy, jako je titan, chrom, hliník nebo wolfram, ze kterých se oddělují atomy na povrch formy, kde následně čtyři až pět hodin roste kovový povlak.
Celkově tak jeden cyklus trvá osm až 10 hodin, včetně zahřívání a ochlazování komory. Nejde o jediný projekt, který výzkumná společnost dělá, mimo jiné se zabývá samočistícími povlaky. „Třeba vyčistit lustr v hotelové lobby znamená, že tam dáte na dva dny lešení, což je při běžném provozu těžko proveditelné. Povlak částečně zamezí tomu, aby se tam prach vůbec usadil,“ řekl Daněk.
Uplatnění jeho technologie ale nachází i mimo sklářství, například ve zbrojařském průmyslu, kde se nanopovlaky aplikují na formy při výrobě nábojů. Letos tak firma očekává padesátimilionový obrat, loni a předloni měla tržby kolem 15 milionů korun. „Hezky rosteme,“ pochvaluje si Daněk.
