Představení firem SHM a PIVOT

Transkript

1 kurz Fyzika ve firmě v rámci projektu Inovace výuky aplikované fyziky na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity, podporovaného z operačního programu VpK Za SHM, s.r.o. RNDr. Pavel Holubář a Mojmír Jílek jr.

2 SHM / PIVOT představení firem SHM, s.r.o. / PIVOT a.s. / SHM Slovakia, s.r.o. Průmyslová 3 / Nádražná Šumperk / Rajec Tel.: Fax: shm@shm-cz.cz pivot@pivot.cz shm@shm-sk.sk

3 1992 garážový vývoj budoucích obchodních partnerů Představení firem SHM a PIVOT

4 1993 založení společnosti SHM M. Jílek a P. Holubář 1995 vývoj a zahájení výroby nanokompozitních vrstev nc- (Ti 1-x Al x )N/a-Si 3 N 4 Prof. Li Shi Zhi 1996 zahájení dlouhodobé vědecké spolupráce s Prof. S. Vepřkem TU Mnichov nanokompozitní vrstvy První firma na světě s průmyslovou výrobou nc-povlaků

5 2002 založení společného podniku se švýcarskou firmou PLATIT AG PIVOT a.s založení SHM Slovakia

6 První nanokompozitní povlaky TiAlSiN povlaky MARWIN První patent týkající se TiAlSiN První patent týkající se rotačních katod povlaky LUBRIK povlaky ALWIN povlaky DARWIN

7 etapa výstavby / etapa výstavby = současný stav

8

9

10 Představení firem SHM a PIVOT Projekt POTENCIÁL (MPO) Vástavba VaV Centra září červenec 2012

11 Projekt POTENCIÁL (OPPI) Výstavba VaV Centra září červenec 2012 Stavba = přibližně CZK 25 mil / Technologie = přibližně CZK 35 mil Podpora z projektu = CZK 27,5 mil (EU a MPO ČR)

12 51% 49% Rožnov není vazba na PIVOT a SHM

13 Fakta o SHM / PIVOT SHM SHM SK PIVOT rok založení zaměstnanci v roce založení zaměstnanci objem výroby v hlavních segmentech ,4 mil VBD 125 tis ON*) 60 tis ON 20 PVD zařízení Objem výroby v hlavních segmentech ,2 mil VBD 150 tis. ON **) 75 tis ON 22 PVD zařízení *) v r došlo k výraznému nárustu v povlakování nástrojů není uvedeno v tabulce **) v r se podíl nástrojů blíží 50% ON v Kč

14 Projekty součást podnikatelské filozofie NACODRY Success Story Certifikace a systém řízení jakosti profesionalizace a zvyšování firemní hodnoty

15 Patenty, ochranné známky a publikace jako ochrana intelektuálního vlastnictví

16

17

18 Význam trhu v PVD povlacích Obchodní nárůst do r Německo; r = 100% Machinery Machine tools Precision tools Surface treatment

19 Otázka pro německé výrobce nástrojů Představení firem SHM a PIVOT

20

21

22

23

24

25 lokální role globální role

26 Technologie, PVD povlaky, Nanokompozity, Aplikace PVD a CVD povlaky a technologie Jak povlak funguje a proč povlakovat Architektura a složení povlaků Technologický cyklus komplex technologie povlakovacího centra Nanokompozitní povlaky Příklady aplikací PVD povlaků SHM

27 OTĚRUVZDORNÉ TVRDÉ A SUPERTVRDÉ VRSTVY Rozdělení tvrdých otěruvzdorných vrstev CVD - Chemical Vapour Deposition PVD - Physical Vapour Deposition Metoda CVD je nejpoužívanější pro přípravu vrstev za vysokých teplot nad 900 o C na nástroje ze slinutého karbidu a zahrnuje povlaky obvykle na bázi TiN, TiCN a AL 2 O 3 a diamantu. Metody PVD byly vyvinuty především pro účely povlakování ocelových nástrojů za nízkých teplot - nejužívanější typy vrstev jsou TiN, TiCN, CrN, ZrN a v současné době nejúspěšnější vrstvy na bázi TiAlN a CrAlN. Dnešní sortiment různých PVD povlaků přesahuje 250 typů!

28 Povlakovací technologie PVD odpařování nízkonapěťovým obloukem magnetronové naprašování CVD tepelně-chemické nanášení

29 DRUH POVLAKU - POVLAKOVACÍ METODA Představení firem SHM a PIVOT CVD (MTCVD) PVD (PACVD) soustružení frézování Zdroj: PRAMET TOOLS

30 DRUH POVLAKU - POVLAKOVACÍ METODA SKLON KE VZNIKU TRHLIN A KŘEHKÉMU PORUŠENÍ PVD MTCVD CVD C C C POVLAKOVACÍ TEPLOTA Zdroj: PRAMET TOOLS

31 Jak PVD povlak funguje a proč povlakovat? Vlastnost Tvrdost Tepelná stabilita Afinita povlaku k obrobku Tepelná vodivost Velikost ,05 0, Parametr GPa C Koeficient frikce materiál, geometrie, povlak, řezný proces W/K * m

32 Architektura povlaku - jak povlak vypadá? Představení firem SHM a PIVOT tloušťka povlaku soustružení, VBD = 4 10 μm frézování, ON = 2 3 μm makrostruktura (μm) monovrstva, gradient, multivrstva, kombinace mikrostruktura (nm) kolumnární, fine-grade, amorfní super-mřížka, nanovrstva nanokompozit 100 nm

33 Architektura povlaku - jak povlak vypadá? Představení firem SHM a PIVOT

34 Architektura povlaku - jak povlak vypadá? Představení firem SHM a PIVOT supermřížka (superlattice nanolayers) 50 nanohardness; [GPa] 40 TiN-CrN AlN TiN-CrN nm nm Source: 0 Nortwestern University, IL, USA nanolayer period [nm]

35 Architektura povlaku - jak povlak vypadá? TripleCoatings 3 MARWIN Představení firem SHM a PIVOT Použití: univerzální, zejména frézování kalených materiálů a soustružení TiN - Adhezní vrstva s Youngovým modulem podobným substrátu - Hladký přechod mezi substrátem a povlakem Cr AlSi Ti AlTiN - Hlavní část vrstvy s nízkým vnitřním stresem a vysokou houževnatostí - Vysoká tvrdost a odolnost vůči otěru AlTiN/SiN - Top vrstva výjimečná tepelná bariéra Al(Ti) - Vysoká tvrdost a odolnost vůči abrazi

36 PVD povlakovací zařízení používáná v SHM PVD proces 5x ORM 5x Pi300

37 Nanokompozitní povlaky Hardness (GPa) Crystallite Size (nm) 2 1 Od Annealing Temperature ( C) 0

38 Nanokompozitní povlaky Žíhání při teplotě 900 o C na vzduchu, 60 min AlTiN povlak TiAlSiN (nanokompozitní) povlak Od 1995

39 Nanokompozitní povlaky Od 1995

40 Nanokompozitní povlaky Vliv obsahu kyslíku na tvrdost povlaků Obsah O 2 0,1at % Plastic Hardness [GPa] [XXX] nc-tin/a-si 3 N 4 P CVD: Cl < 0.5 at.% Cl = at.% Cl = at.% nc-tin/a-si 3 N 4 /a- & nc-tisi 2 P CVD: Cl < 0.5 at.% Cl > 0.5 at.% nc-tin/a-si 3 N 4 /a-tisi 2 Li Shizhi 2004, Cl at.% nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt - Centr. Cathode nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt - Planar Cathode + SiH 4 + H 2 nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt of Ti & Si in N 2 - Planar Cathode & Outgas nc-tin/a-si 3 N 4 RMSputt of Ti & Si in N 2 - Planar Cathode + "Ti-Si-N" Vaz et al. RMSputt Oxygen Content [at%] /Coverage [Nanocrystal/Oxygen Atoms] Ref.: Prof. S. Vepřek

41 Od 2003 Představení firem SHM a PIVOT

42 E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, Future, Challenges (AlCr)N/Si 3 N 4 (AlCr)N/Si 3 N 4 second maximum Od 2003

43 Future, Challenges (AlCr)N/Si 3 N 4 E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, NEW CAMEL Diagram Cr-Al-Si-N composition Second hardness maximum Superhardness New nanocomposite New applications Od 2003

44 Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT

45 Charles Darwin ( ) It is not the strongest species that survives nor the most intelligent but the one that will react to changes in the quickest way Nejsou to nejsilnější jedinci, kteří přežijí, ani ti nejinteligentnější, ale ti, kteří na změny reagují nejrychleji Od 2010

46 Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT

47 Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT