Pavel Holubář: Vyvíjíme povlaky, které nemá nikdo na světě

Začínali v garáži, pak spolu se švýcarským partnerem dali světu unikátní technologii nanášení supertvrdých povlaků na obráběcí a tvářecí nástroje. Teď jsou na stopě novému druhu povrchové vrstvy, která by znamenala průlom v technologii povlakování. I proto letos získala šumperská společnost SHM od Svazu průmyslu a dopravy ČR ocenění jako Úspěšná malá a střední firma. „Naší hlavní výhodou je silný vývoj. V akademické sféře se fyzikálně nanášeným povlakům věnuje velká pozornost, ale přenos těchto poznatků do průmyslové sféry pokulhává. My jsme jedni z mála, kteří to dělají,“ říká Pavel Holubář, ředitel šumperské společnosti SHM.

Firmu SHM, která se zabývá nanášením supertvrdých povlaků na obráběcí a další nástroje, jste v podstatě zakládali na začátku 90. let minulého století doma v garáži. Proč jste se do tohoto oboru pustili?

S kolegou Mojmírem Jílkem jsme se těmto materiálům věnovali ve státním podniku Pramet a ve Výzkumném ústavu práškové metalurgie. S tvrdými povlaky na nástroje se tehdy teprve začínalo. Věděli jsme, že v tomto oboru je velký potenciál. Chtěli jsme uplatnit vývoj těchto technologií v tehdejším Prametu. Ten ale neměl zájem.

Tak jste se přestěhovali do garáže?

Pustili jsme se do vývoje sami. Koupili jsme starou napařovačku, která měla vakuovou komoru. Přestavěli jsme ji na povlakovací zařízení. Pracovali jsme na vývoji o víkendech a po odpoledních. Psal se rok 1991 a my jsme neměli nějakou konkrétní představu, jak s tímto produktem budeme jednou dělat byznys.

Co jsou supertvrdé povlaky, které jste vyvinuli?

Jsou to povlaky fyzikálně nanášené za sníženého tlaku v plazmatu, které je tvořené ionizovanými atomy kovových materiálů a pracovních plynů. Základní stavební prvky povlaku jsou titan, hliník, chrom a dnes i bór. Ke těmto prvkům přidáváme křemík a tím získáváme unikátní povlaky. Jako pracovní plyn používáme především dusík. Na nástroji vznikne vrstva, která je ve srovnání s přírodními materiály velmi tvrdá, má odlišné kluzné vlastnosti, může vytvářet chemickou bariéru mezi obrobkem a nástrojem při obrábění nebo při tváření.

Jaký je rozdíl mezi nástrojem bez povlaku a s povlakem?

Dnes už nepovlakované nástroje téměř neexistují. Můžeme spíše porovnávat nástroje se starším a modernějším povlakem. Rozdíl je v životnosti takových nástrojů. Může se pohybovat v desítkách až stovkách procent. To výrazně snižuje náklady obrábění nebo tváření. Nástroj je také možné použít tam, kde by bez povlaku nebo se starým typem povlaku neuspěl. To znamená za vyšších teplot nebo bez použití chladicích kapalin.

Zlepšuje povlakovaný nástroj kvalitu obrábění a tváření?

Obrábění je přesnější, obrobek má lepší povrch. Tam, kde se dříve musely dělat dvě nebo tři obráběcí operace, lze dnes provést jen jednu. U odlitků se zlepšuje kvalita povrchu.

Jak se měnil výrobní program od založení firmy v roce 1993?

V roce 1996 jsme nasadili do výroby nanokompozitní povlak, který se do té doby naprosto vymykal nabídce na trhu. Přidávali jsme do něj křemík, a proto vykazoval významně lepší vlastnosti než ostatní typy povlaků. Byli jsme první na světě, kteří začali tyto nanokompozitní povlaky dělat. Museli jsme ale ještě jejich výrobu převést do průmyslového měřítka. Pustili jsme se proto do dalšího vývoje, aby abychom zajistili především opakovatelnost výroby se stabilní kvalitou.

Museli jste vyvinout vlastní povlakovací zařízení?

Ano, protože neexistoval výrobce, který by je dělal. V roce 2000 jsme vyrobili první zařízení, kde jsme uplatnili nové myšlenky s velkými rotačními katodami. Ty jsou jádrem naší technologie odpařování pomocí nízkonapěťového oblouku. Pomocí nich jsme výrobu zrovnoměrnili, zařízení jsme osadili kvalitní elektronikou. Byli jsme tak schopni opakovaně připravovat nanokompozitní povlaky s vysokou stabilitou a kvalitou.

To vám otevřelo dveře do světa?

Povlakování je služba. Zákazník nám dodá nástroj a my na něj naneseme povlak. Nevyplatí se to dělat na velké vzdálenosti. Jenže my jsme vyvinuli něco, co bylo ojedinělé. Chtěli jsme naši technologii dostat dál do světa. To bychom ale museli začít vyrábět vlastní povlakovací zařízení, vytvářet mezinárodní obchodní síť a naše stroje vyážet do celého světa. Na to jsme neměli kapacitu. Proto jsme se spojili v roce 2002 se švýcarským výrobcem Platit, který měl zkušenosti s výrobou povlakovacích zařízení a měl dobré postavení na světovém trhu.

Společná firma, kde jste měli podíl 49 procent, stroje vyráběla a prodávala?

Začala je prodávat už v roce 2003. Dnes těchto zařízení funguje v 35 zemích světa zhruba tři stovky. Na první pohled to možná vypadá málo. Ale kvalitních výrobců povlakovacích zařízení je ve světě do deseti. Navíc málokdo z nich je prodává přímo zákazníkům,. Raději vytváří vlastní povlakovací centra.

Nevytvořili jste si tím konkurenci?

Chtěli jsme, aby se naše technologie dostala rychle do světa. Dříve, než ji bude dělat někdo jiný. Věděli jsme, že budou vznikat lokální povlakovací centra, často přímo u prvovýrobců nástrojů, kam bychom se stejně s naší službou nedostali. My působíme v Česku, Polsku a na Slovensku. Z delších vzdáleností už logisticky není povlakování v požadovaných termínech zvládnutelné. Měli jsme proto se švýcarským výrobcem dohodu, že stroje nebude prodávat na těchto třech trzích. Naší hlavní výhodou je silný vývoj. V akademické sféře se fyzikálně nanášeným povlakům věnuje velká pozornost, ale přenos těchto poznatků do průmyslové sféry pokulhává. My jsme jedni z mála, kteří to dělají.

Na čem teď ve vývoji pracujete?

Část vývoje směřuje do úprav a inovací povlakovací technologie a povlakovacích zařízení. V posledních letech se zaměřujeme na povlaky, které mají lepší drsnost povrchů a které dokážeme nanést ve větších tloušťkách. Běžné povlaky není možné udělat ve vrstvě tlustší než 5 až 8 mikrometrů. Pak už praskají. Snažíme se proto vyvinout povlaky, které mají nižší vnitřní napětí a dají se nanést ve větší tloušťce. Pro některé aplikace mohou být velmi zajímavé. Zaměřili jsme se také hodně na povlaky s obsahem bóru, které mají specifické vlastnosti.

Vývojové nápady získáváte od potřeb zákazníků, nebo je sbíráte i ze základního výzkumu?

Náš dlouhodobý cíl je hledat aplikace mimo řezné nástroje. Vycházíme z průzkumu trhu, z informací, které máme od našich obchodníků. Motivuje nás také to, co se prezentuje v odborné literatuře a částečně i dění u konkurence. Některé podněty přicházejí i přímo z akademické sféry.

Spolupracujete s nějakým českým akademickým pracovištěm?

Podařilo se nám po mnoha letech najít partnera, který nám nenabídne jen, že nám něco změří nebo otestuje. Ale který se zabývá samotnou plazmovou technologií povlakování. Spolupracujeme s Ústavem fyzikální elektroniky na Masarykově univerzitě, který dělá ryzí základní výzkum. Pro nás je to jediná cesta, jak hledat opravdu něco nového. Díky spolupráci s univerzitou jdeme do oblastí, které bychom sami nebyli schopni zvládnout.

Jak taková spolupráce prakticky funguje?

Máme tři typy spolupráce. Na základě bilaterální smlouvy univerzitě platíme určitou částku a její odborníci nám pomohou s některými experimenty. Druhý typ spolupráce je podporovaný Technologickou agenturou České republiky. Třeba máme ve firmě dva lidi z Masarykovy univerzity, kteří na našich zařízeních provádějí experimenty. V rámci této spolupráce jsme postavili povlakovací zařízení, které má průmyslové rozměry a dali jsme ho k dispozici přímo na univerzitní pracoviště. Třetím typem spolupráce je projekt, který máme od roku 2018 v programu Trio ministerstva průmyslu a obchodu. V něm vyvíjíme povlaky určitých vlastností, které vycházejí z akademických rešerší a prvotních experimentů v laboratorních podmínkách. Cílem je tyto poznatky zdokonalit a pak je přenést do průmyslového měřítka.

Co získáte, když se vám to povede?

Budeme mít povlaky, které nikdo na světě nemá a ještě dlouho mít nebude. Byl by to podobný průlom, jako když jsme vyvinuli nanokompozitní povlaky v roce 1996, které pořád patří ke světové špičce.

Kolik peněz ročně investujete do výzkumu a vývoje?

Je to 15 až 18 procent našich nákladů.

Jak důležitá je pro vás veřejná podpora výzkumu a vývoje?

Na počátku bychom se bez ní neobešli. Vstupovali jsme do mezinárodních evropských projektů, protože jsme potřebovali kontakty a znalosti, které v Česku nebyly. Pak jsme měli i české projekty, abychom si mohli dovolit nákup zařízení. Od roku 2002 jsme se zaměřili především na účast v projektech s cílem získat nové poznatky. Nebo abychom do nich zapojili zákazníky a mohli některé věci ověřovat přímo v praxi. Do projektů také vstupujeme proto, že to vyžaduje náš partner z akademické sféry. Pokud je projekt pro nás zajímavý, tak do toho jdeme.