MEDZINÁRODNÁ SPOLUPRÁCA A TRANSFER TECHNOLÓGIÍ DO PRIEMYSELNEJ PRAXE

Príkladom takejto medzinárodnej spolupráce sú aj spoločné vedeckovýskumné aktivity Fakulty špeciálnej techniky Trenčianskej Univerzity Alexandra Dubčeka v Trenčíne s rakúskou spoločnosťou Wittmann Battenfeld, ktorej materská spoločnosť má sídlo je v rakúskom meste Viedeň – a výrobný závod v meste Kottingbrunn (Obr.1), so zastúpením jej slovenskou pobočkou Wittmann Battenfeld SK spol. s r. o. 

Vychádzajúc z uvedených poznatkov  je cieľom článku autorov predstaviť praktický príklad transferu technológií do praxe s dôrazom na identifikovanie moderných foriem prenosu najnovších poznatkov vedy a výskumu z akademického prostredia a ich následným využitím pre potreby priemyselného partnera.

TRANSFER TECHNOLÓGIÍ A VEDECKÝCH POZNATKOV DO PRIEMYSELNEJ PRAXE        

Aby si priemyselné spoločnosti v dnešnej dobe dokázali udržať svoju konkurencieschopnosť nielen na domácom trhu, ale aj v konkurencii produktov poskytovaných renomovanými zahraničnými partnermi sú práve najnovšie poznatky získané vlastným výskumom aj spoluprácou s vedeckovýskumnými inštitúciami, či sú inovácie práve tým kľúčovým faktorom ich trvalo udržateľného hospodárskeho rastu a konkurencieschopnosti.

Práve vzájomná spolupráca vedeckých inštitúcií a priemyselnej praxe a obojstranný transfer najnovších poznatkov je jedným z najdôležitejších faktorov inovačnej a technologickej úrovne celého hospodárstva. Príkladom takejto spolupráce sú aj spoločné aktivity Fakulty špeciálnej techniky Trenčianskej Univerzity Alexandra Dubčeka v Trenčíne s rakúskou spoločnosťou Wittmann Battenfeld. Spoločnosť je významným výrobcom strojov a zariadení určených pre potreby plastikárskeho priemyslu.

Aj keď plastikársky priemysel a výroba plastov nie je v portfóliu záujmu ani v profile fakulty špeciálnej techniky, ale práve funkčné súčasti uvedených zariadení využívajúce špeciálne druhy ocelí v spojení ich tepelným spracovaním či povrchovými úpravami sú tým spoločným prienikom oboch partnerov, kde s využitím vedeckovýskumného potenciálu akademického a priemyselného prostredia dochádza ku vzájomnej interakcii. Spoločné aktivity s využívaním fakultného laboratórneho vybavenia a skúseností z praxe vytvárajú výsledky, ktoré nielenže obohacujú vedný odbor o najnovšie poznatky, ale zároveň sú implementované do nových technologických riešení, ktoré robia priemyselného partnera neustále konkurencieschopným nielen v regionálnom, ale aj celoeurópskom priestore.

SPOLOČNOSŤ WITTMANN BATTENFELD    

Spoločnosť WITTMANN Group je svetový líder v o výrobe vstrekovacích strojov (Obr. 2), robotov a periférnych zariadení  pre plastikársky priemysel. Centrálu má vo Viedni v Rakúsku a pozostáva z dvoch hlavných divízií: WITTMANN a WITTMANN BATTENFELD. Spoločnosť má osem výrobných závodov v piatich krajinách a ďalších 34 vlastných predajných a servisných zastúpení v najdôležitejších plastikárskych trhoch na celom svete.

WITTMANN BATTENFELD pokračuje v ďalšom rozširovaní svojho portfólia a trhovej pozície ako výrobca vstrekovacích lisov a špecialista pre vyspelé technológie a procesy. Ako dodávateľ komplexných, moderných strojných technológií v modulárnom dizajne, spoločnosť spĺňa súčasné aj budúce požiadavky plastikárskeho trhu.

WITTMANN BATTELFELD zodpovedne pristupuje k ochrane a zachovaniu zdrojov, k cirkulárnej ekonomike a vyvíja vlastné vysoko úsporné technológie v plastikárskom priemysle, pre spracovanie štandardných materiálov, ale aj pri použití vysokého obsahu recyklátov a plne obnovovaných materiálov. Produkty skupiny WITTMANN sú navrhované pre horizontálnu aj vertikálnu integráciu do Smart Factory a môžu byť prepojené s ďalšími inteligentnými výrobnými bunkami.

Portfólio produktov spoločnosti WITTMANN zahŕňa roboty a automatizačné systémy, dopravu granulátov, sušičky, gravimetrické a volumetrické dávkovače, mlynčeky, temperačné prístroje a chladiče. S takto diverzifikovaným radom periférií dokáže WITTMANN splniť všetky požiadavky zákazníkov od jednotlivých zariadení, cez jednoduché výrobné bunky až po zložité a rozsiahle integrované podnikové systémy.

FAKULTA ŠPECIÁLNEJ TECHNIKY TRENČIANSKEJ UNIVERZITY ALEXANDRA DUBČEKA.

Fakulta špeciálnej techniky je v oblasti vedy a výskumu vyprofilovaná na základný a aplikovaný výskum hlavne vysokopevných kovových materiálov s využitím v špeciálnom, zbrojárskom a automobilovom priemysle. V uvedených aktivitách sa opiera sa hlavne o svoje vedeckovýskumné pracovisko CEDITEK (centrum pre testovanie kvality a diagnostiku materiálov). Uvedené pracovisko má celouniverzitný charakter, pričom je parciálne rozdelené medzi Fakultu špeciálnej techniky, Fakultu priemyselných technológií a Funglas. V rámci národnej a medzinárodnej akademickej spolupráce sa Fakulta špeciálnej techniky podieľa v oblasti vedy, výskumu, projektovej a tvorivej činnosti s partnermi hlavne z Českej republiky, Rakúska, Poľska, Srbska, Ruskej federácie a Ukrajiny.

Rozšírenie možnosti spracovania plastových materiálov un[1] iverzálnymi závitovkami     

Spoločný výskum sa zameriava na existujúce, ale aj úplne nové kovové materiály, ktoré sú používané na výrobu závitoviek vstrekovacích strojov so zámerom zvýšiť pomocou vhodnej povrchovej úpravy takéhoto materiálu jeho úžitkové vlastnosti, a to predovšetkým odolnosť voči opotrebeniu so súčasným zachovaním, prípadne aj zvýšením koróznej odolnosti. Skúmané kovové materiály sú vyrábané najmodernejšími technológiami, t. j. práškovou metalurgiou s extrémne jemným mletím jednotlivých komponentov, a taktiež obsahujú vysoký podiel pridaných karbidov s výrazným podielom chrómu, ktoré im dodávajú vysokú odolnosť voči chemickým vplyvom, ako aj voči opotrebeniu.

Touto technológiou sa vyrábajú materiály, ktoré bežným spôsobom spracovania ocelí nie je možné vytvoriť. Súčasťou zámeru spoločného výskumu je analyzovať zavedené a používané kovové materiály a materiály novo vyvinuté, ktoré majú obdobné určenie a  nájsť pre tieto materiály najvhodnejšiu kombináciu vlastností a povrchovej úpravy tak, aby došlo ku kvalitatívnemu nárastu vlastností povrchovej vrstvy, ktorá zabezpečí zvýšenú životnosť materiálu, ako aj rozšírenie možností použitia.

Zlepšením vyššie spomenutých vlastností dôjde k výraznému posunu pri spracovaní plastov, respektíve k rozšíreniu možností a použiteľnosti daných materiálov závitoviek, ktoré sa používajú pre najrozšírenejšiu skupinu plastov.

Výsledkom spoločného realizovaného výskumu by mal byť technologický postup chemicko-tepelného spracovania materiálu, ktorý jednoduchou a finančne nenáročnou formou rozšíri možnosti spracovania plastových materiálov univerzálnymi závitovkami. Tieto nebudú obmedzené pre plasty s obsahom skla do 30 %, ale vďaka povrchovej úprave dokážu znášať aj vyššie abrazívne zaťaženie, čím sa zníži použitie výrazne drahších závitoviek pre spracovanie plastových materiálov plnených sklom až do 50 %. Uvedené typy závitoviek sú až desaťnásobne cenovo drahšie ako kategória do 30 % obsahu sklených vlákien. Vďaka novému postupu, je možné s relatívne nízkymi nákladmi ušetriť zákazníkom až desiatky tisíc eur, čo zvýši ich konkurencieschopnosť a pomôže posilniť pozíciu na trhu. Nižšie vstupné náklady sa takisto premietnu aj do cien výrobkov, ktoré prinesú výhodu koncovému užívateľovi.

Na Slovensku, ale aj v zahraničí sa vďaka tejto inovatívnej technológii stanú výrobné stroje so závitovkami pre spracovanie plastov s obsahom skla nad 30 % dostupnejšie aj pre menšie a ekonomicky slabšie firmy, ktoré tak budú môcť konkurovať spoločnostiam, ktoré si zvýšené investície môžu dovoliť. V zahraničí bude mať nová technológia rovnaký efekt. Pre výrobcov foriem táto technológia prinesie odolnejšie súčiastky foriem, ktoré nebude nutné tak často, prípadne vôbec meniť. Tieto súčiastky môžu byť použité na náročné časti, ktoré vyžadujú trvanlivé a odolné materiály. Vylepšenými vlastnosťami takýmto súčastiam stúpne životnosť, a tým klesne ekonomická náročnosť údržby foriem.

Z ekonomického hľadiska inovatívna technológia prinesie priemyselným partnerom úspory predovšetkým vo forme nižších investícií do nových strojov pre spracovanie plastov s vysokým obsahom abrazívnych plnív, ale aj vyššou životnosťou vyrobených súčastí a komponentov pri používaní bežných plastových materiálov a zároveň aj nižšími nákladmi na údržbu, čo sa v konečnom dôsledku premietne aj do ceny výrobkov, ktoré obsahujú plastové súčiastky na stroji či vyrobené  na vstrekovacej forme. 

BOHLER M390 AKO PREDMET SPOLOČNÉHO VÝSKUMU

Výroba a spracovanie širokého spektra plastových materiálov technológiou vstrekovania je základnou a najrozšírenejšou metódou spracovania plastov v súčasnosti. Bez vstrekovania plastov si už momentálne nevieme predstaviť takmer žiadnu priemyselnú výrobu.

S postupným vylepšovaním vlastností plastových materiálov však prichádza na rad aj vývoj materiálov na ich spracovanie, keďže plasty s pribúdajúcimi prímesami, ale aj bez nich, začínajú byť chemicky či abrazívne agresívne voči častiam strojov, ktoré ich spracuvávajú. Materiály plastifikačných jednotiek vstrekovacích lisov musia odolávať okrem mechanického namáhania, teplôt v rozsahu cca 220 – 450° aj chemikáliám (napríklad chlór, fosfor, síra), retardérom horenia či prímesiam ako sú sklené vlákna, kovové plnivá a podobne. Z tohto dôvodu sú na materiály vstrekovacích komôr, závitoviek, spätných ventilov a špičiek kladené vysoké nároky. Aby spracovatelia plastov nemuseli pri každom druhu materiálu meniť plastifikačnú jednotku, snažia sa výrobcovia vstrekovacích strojov používať čo najkomplexnejšie materiály, schopné odolávať rôznym druhom agresívneho prostredia vytvoreného roztaveným plastom. Niektoré plasty a aplikácie však vyžadujú aj špeciálne úpravy funkčných častí (napríklad povlakovanie TiN, CrN a iné).

Predmetom spoločného výskumu je materiál Böhler M390, ktorý vďaka jeho vynikajúcej odolnosti proti abrázii a korózii používajú výrobcovia vstrekovacích strojov na vstrekovacie jednotky s univerzálnym použitím pre materiály plnené sklenými vláknami až do 30 %. Používa sa takisto aj na chemicky agresívne materiály ako sú mäkčené PVC, polyamidy a pod. Ako bolo spomenuté vyššie, rozsah použitia tohto materiálu je najširší spomedzi všetkých používaných materiálov na závitovky a ďalšie funkčné časti plastifikačných komôr.

Materiály na spracovanie plastov s vyšším obsahom sklených vlákien (od 30 do 50 % obsahu) a iných chemicko-abrazívnych prísad sú násobne drahšie ako M390 a M398 (Obr. 3, 4), preto výrobcovia strojov hľadajú alternatívy, ako týmto materiálom vylepšiť vlastnosti čo najlacnejšou cestou. To je aj cieľom tohto projektu. M390 sa v praxi používa zakalená a popustená pri nízkych teplotách, (200 ° – 300 °C pre maximálnu odolnosť voči korózii). Základné a relatívne lacné povrchové úpravy, ako napríklad nitridácia nie sú pri tomto materiáli odskúšané, resp. ich výsledky nie sú verejne dostupné a z uvedeného dôvodu sú predmetom spolupráce transferu výsledkov výskumu a inovácií z akademického prostredia do priemyselnej praxe.

Aktuálne pracuje na Fakulte špeciálnej techniky na pozícii docent (habilitoval v roku 2017 v odbore “Výrobné technológie” na Fakulte výrobných technológií TUKE so sídlom v Prešove). Z hľadiska projektovej činnosti preukázal svoje schopnosti pri riešení viacerých domácich i medzinárodných projektoch, štrukturálnych projektoch a pod. Z hľadiska vlastnej publikačnej činnosti prezentoval svoje výsledky na mnohých domácich a zahraničných medzinárodných vedeckých konferenciách, v domácich aj zahraničných vedeckých časopisoch indexovaných v databázach WoS/Scopus ako aj vo vedeckých časopisoch z databázy CurrentContentsConect. Rovnako publikoval svoje články aj v domácich a zahraničných odborných časopisoch.  Z profesijného hľadiska sa venuje štúdiu špeciálnych metód trieskového obrábania s definovanou geometriou reznej hrany, výskumu mikro a nano-mechanických vlastností povrchových vrstiev, integrite  povrchov, opotrebeniu funkčných povrchov a procesom opotrebenia nástrojových materiálov ako aj možnosťami využitia nových stratégií obrábania v rámci CNC riadiacich systémov a CAD/CAM systémov na kvalitu obrobeného povrchu. Aktívne spolupracuje na riešení rôznych úloh pre priemyselnú prax s domácimi aj zahraničnými spoločnosťami. Úspešne absolvoval viaceré zahraničné stážea je držiteľom certifikátov s celoštátnou i medzinárodnou platnosťou v oblasti programovania CNC strojov, CAD CAM systémov. Taktiež úspešne absolvoval medzinárodné workshopy a odborné školenia v anglickom jazyku so zameraním sa na “AFM a Nanoindentačné techniky v Nemecku a v Českej Republike aj v rámci medzinárodného vedecko-výskumného centra CEITEC v Brne. V súčasnej dobe je prorektorom pre stratégiu a rozvoj na TnUAD v Trenčíne a taktiež je držiteľom medzinárodného inžinierskeho titulu EUR ING.