SIC pomáhá Ústavu termomechaniky prorážet na trhy s originálním zařízením na principu plazmového výboje

Ústav termomechaniky AV ČR slaví příští rok 70. narozeniny a my jsme se u té příležitosti rozhodli vyzpovídat Ing. Patrika Zimu, PhD. a dozvědět se více o unikátním zařízení na principu plazmového výboje (Plasma shock peening). Jeho významné komerční využití cílí do oborů nástrojářství, sléváren nebo zbrojního průmyslu. Spolu se Středočeským inovačním centrem (SIC) proběhlo úspěšné ověření tržního potenciálu a dnes vědí, v kterých místech a oborech vzbuzuje technologie zájem.

Můžete nám představit technologii Plasma Shock Peening a jeho návaznost na komercializaci?

S projektem se pojí zajímavá historka. Před lety jsem si povídal s kolegou z laboratoře elektrofyziky našeho ústavu, Jiřím Šonským. Je to náš hlavní vynálezce s hlavou plnou nových nápadů. Vysvětloval jsem mu, jak funguje technologie laserového vyklepávání kovů (tzv. Laser Shock Peening). Když jsem skončil, chvíli přemýšlel. Pak řekl, že by to šlo dělat mnohem levněji, a druhý den mi přinesl hliníkový plech a v něm výraznou, asi milimetrovou kruhovou stopu. Za den sestavil nové zařízení na originálním principu plazmového výboje, které dokáže opracovat kov podobně účinně jako velmi drahé laserové vyklepávání. Vystačil si se svou vynalézavostí a zbytkovým materiálem v laboratoři. Tak začala dlouhá cesta vývoje technologie do dnešní podoby.

Jaký je jeho aplikační potenciál, kde se dá použít? Povedlo se navázat spolupráci s firmami?

Vyklepávání se používá v průmyslu již dlouho. Slouží ke zvýšení odolnosti povrchové vrstvičky kovového výrobku. Povrchy opracované vyklepáváním jsou odolnější vůči poškození, korozi, erozi a hlavně únavě materiálu. Moderní letecké motory mají nejvíce namáhané části lopatek opracované laserem. Mají tak výrazně delší životnost a bezpečnost. Tento přínos je však vykoupen vysokou cenou. Říká se, že vyklepávání stojí nezanedbatelnou část ceny motoru. Tím odpovídám na otázku, jaký je potenciál využití naší technologie Plasma Shock Peening v praxi. Kromě zlevnění celého procesu v zavedených oborech existuje možnost jejího uplatnění v dalších oborech, například v nástrojářství, při výrobě vodních čerpadel a turbín, ve slévárenství nebo ve zbrojním průmyslu. Uplatnit se může tam, kde je třeba zvýšit životnost kovových dílů. Technologie již zaujala skupinu podnikavých lidí, kteří založili český startup a chtějí naši technologii dovyvinout a prodávat do celého světa. V současné době probíhají jednání o prodeji licence, tak bych nechtěl předbíhat.

Povedlo se technologii patentovat? 

V r. 2020 jsme podali českou přihlášku, v r. 2021 pak mezinárodní. Český patent byl udělen a nyní vrcholí přípravy na zajištění patentů v různých zemích světa.

V spolupráci se SIC a kreativní agenturou jste ověřovali tržní potenciál. Mohli byste definovat body, které jste si stanovili a jestli došlo k jejich naplnění? 

Ani sebeužitečnější a sebelepší technologie se nemusí úspěšně uplatnit. Vše závisí na tom, zda pro ni existuje vhodný trh. Definovali jsme si tedy jeden hlavní cíl, a totiž tento trh najít. Trhem myslíme oblasti možného využití technologie a zeměpisné regiony uplatnění. Kreativní agentura k problému přistoupila kreativním způsobem – společně s námi definovala možné oblasti použití a následně soustředěnými kampaněmi v profesní sociální síti oslovila potenciální klienty po celém světě. Z jejich odezvy pak bylo možné na základě oborového zaměření a geografického umístění potenciálních klientů odhadnout, v jakých oborech a místech vzbuzuje naše technologie zájem.

Má váš systém Plasma Shock Peening konkurenci? V čem jsou výhody Vašeho systému?

Každá technologie má konkurenci. Záleží na konkrétním použití. Často se zdánlivě konkurující technologie mohou doplňovat. Dražší a nepatrně účinnější technologii například můžete použít na nejdůležitějším dílu, ostatní díly pak opracujete méně nákladnými technologiemi. Technologie Plasma Shock Peening má hned několik výhod. V první řadě jí nevadí prašnost ani vibrace, což jsou podmínky, které nevyhovují například laserovému vyklepávání. Lze ji miniaturizovat natolik, aby bylo možné zařízení převážet a opracovávat povrchy na místě, a to i vnitřní povrchy, například svary potrubí. Nezahrnuje citlivé a složité technologie, jako je optika či lasery, takže je snazší ji implementovat. V neposlední řadě není třeba opracovaný materiál ponořovat do vody, což je nutné u laserového vyklepávání. Oproti kuličkování, což je nejběžnější způsob vyklepávání kovů, má pak Plasma Shock Peening lepší účinek a méně odpadu.

2.obr.-Stopa po aplikaci plazmového vyklepávání v duralu. Průměr 1,5 mm, přibližná hloubka 20 µm.

A něco víc o:

Ing. Patrik Zima, Ph.D.

Do roku 2015 působil v Ústavu termomechaniky AV ČR ve výzkumu kavitace a dynamiky bublin ve vodě. Od té doby vede útvar pro podporu výzkumu. Věnuje se popularizaci a propagaci vědy, organizaci školení a vzdělávání zaměstnanců, je manažerem nevědeckých projektů, například projektu HR Excellence in Research Award, projektů mobility, transferu znalostí a komercializace, poskytuje také podporu velkým vědeckým projektům a projektům Strategie AV21. 

Další zajímavosti o Ústave termomechaniky AV ČR

Ústav termomechaniky AV ČR bude v r. 2023 slavit své 70. narozeniny. V roce 2005 byl sloučen s Ústavem pro elektrotechniku AV ČR s podobně dlouhou historií, takže vědecké zaměření ústavu je velmi pestré. Zahrnuje studium vlastností látek (kapalných, plynných i pevných) a v nich probíhajících procesů (změny skupenství či fáze, proudění/deformace, šíření vln, kmitání). Zabýváme se také vibracemi mechanických soustav, ale také elektrotechnikou a elektrofyzikou. Kromě úspěšných publikací a projektů základního výzkumu produkuje ústav zajímavé praktické výsledky v nejrůznějších oborech. V ústavu byla například vyvinuta sonda pro měření pružnosti lidské kůže, podílíme se na vývoji umělé náhrady hlasivek, vyvíjíme snímače pro diagnostiku vibrací, které dokážou za provozu tepelné elektrárny předpovědět šíření trhliny v lopatce parní turbíny, vyvíjíme skříně, které chrání nákladné vědecké přístroje odesílané do vesmíru před nadměrnými vibracemi, dokážeme předpovědět šíření nebezpečných látek a škodlivin v přízemní vrstvě atmosféry v přírodě či městské zástavbě nebo určit, jaký vliv má tvar střech nově budovaných sídlišť na odvětrávání zplodin z automobilové dopravy v ulicích měst.