Představení firem SHM a PIVOT - 2011 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. Představení firem SHM a PIVOT - 2011 SHM / PIVOT – představení firem SHM, s.r.o. / PIVOT a.s. / SHM Slovakia, s.r.o. Průmyslová 3 / Nádražná 329 787 01 Šumperk / 015 01 Rajec Tel.: +420 583 24 11 76 Fax: +420 583 24 13 04 e-mail: shm@shm-cz.cz e-mail: pivot@pivot.cz e-mail: shm@shm-sk.sk Představení firem SHM a PIVOT - 2011 1992 – „garážový vývoj“ budoucích obchodních partnerů Představení firem SHM a PIVOT - 2011 1993 – založení společnosti SHM M. Jílek a P. Holubář 1995 – vývoj a zahájení výroby nanokompozitních vrstev nc- (Ti1-xAlx)N/a-Si3N4 1996 – zahájení dlouhodobé vědecké spolupráce s Prof. S. Vepřkem – TU Mnichov nanokompozitní vrstvy První firma na světě s průmyslovou výrobou nc-povlaků Prof. Li Shi Zhi Představení firem SHM a PIVOT - 2011 2002 – založení společného podniku se švýcarskou firmou PLATIT AG – PIVOT a.s. + 2006 – založení SHM Slovakia Představení firem SHM a PIVOT - 2011 První nanokompozitní povlaky TiAlSiN povlaky MARWIN První patent týkající se TiAlSiN První patent týkající se rotačních katod povlaky LUBRIK povlaky ALWIN povlaky DARWIN Představení firem SHM a PIVOT - 2011 2004 – 1.etapa výstavby / 2007 – 2.etapa výstavby = současný stav Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Projekt POTENCIÁL (MPO) – Vástavba VaV Centra září 2011- červenec 2012 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Projekt POTENCIÁL (OPPI) – Výstavba VaV Centra září 2011- červenec 2012 Stavba = přibližně CZK 25 mil / Technologie = přibližně CZK 35 mil Podpora z projektu = CZK 27,5 mil (EU a MPO ČR) Představení firem SHM a PIVOT - 2011 51% 49% Rožnov není vazba na PIVOT a SHM Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Fakta o SHM / PIVOT SHM SHM SK PIVOT rok založení 1993 2006 2002 zaměstnanci v roce založení 4 10 9 zaměstnanci 2011 77 8 54 objem výroby v hlavních segmentech 2010 3,4 mil VBD 125 tis ON*) 60 tis ON 20 PVD zařízení Objem výroby v hlavních segmentech 2011 4,2 mil VBD 150 tis. ON **) 75 tis ON 22 PVD zařízení *) v r. 2010 došlo k výraznému nárustu v povlakování „nástrojů“ – není uvedeno v tabulce **) v r. 2011 se podíl „nástrojů“ blíží 50% ON v Kč Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Projekty – součást podnikatelské filozofie Certifikace a systém řízení jakosti – profesionalizace a zvyšování firemní hodnoty NACODRY – Success Story Představení firem SHM a PIVOT - 2011 ® Patenty, ochranné známky a publikace jako ochrana intelektuálního vlastnictví Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 19 30 12 110 0 20 40 60 80 100 120 Machinery Machine tools Precision tools Surface treatment Obchodní nárůst do r. 2006 – Německo; r. 2000 = 100% Význam trhu v PVD povlacích Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Otázka pro německé výrobce nástrojů Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 lokální role globální role Představení firem SHM a PIVOT - 2011 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 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 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 900o C na nástroje ze slinutého karbidu a zahrnuje povlaky obvykle na bázi TiN, TiCN a AL2O3 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! Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Povlakovací technologie PVD odpařování nízkonapěťovým obloukem magnetronové naprašování CVD tepelně-chemické nanášení Představení firem SHM a PIVOT - 2011 DRUH POVLAKU - POVLAKOVACÍ METODA CVD(MTCVD) PVD(PACVD) soustružení frézování Zdroj: PRAMET TOOLS Představení firem SHM a PIVOT - 2011 DRUH POVLAKU - POVLAKOVACÍ METODA SKLONKEVZNIKUTRHLINAKŘEHKÉMUPORUŠENÍ POVLAKOVACÍ TEPLOTA 8500C 11000C CVD MTCVD 450-6000C PVD Zdroj: PRAMET TOOLS Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Vlastnost Tvrdost Tepelná stabilita Afinita povlaku k obrobku Tepelná vodivost Velikost 15 – 45 150 – 1100 0,05 – 0,8 10 - 50 Parametr GPa °C Koeficient frikce W/K * m materiál, geometrie, povlak, řezný proces Jak PVD povlak funguje a proč povlakovat ? Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Architektura povlaku - jak povlak vypadá ? 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 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Architektura povlaku - jak povlak vypadá ? Představení firem SHM a PIVOT - 2011 100 nm Architektura povlaku - jak povlak vypadá ? TiN-CrN AlN TiN-CrN 7 nm Source: Nortwestern University, IL, USA 1 10 100 1000 nanolayer period [nm] 0 10 20 30 40 50 nanohardness; [GPa] supermřížka (superlattice nanolayers) Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Al(Ti) Cr AlSi Ti TripleCoatings3® MARWIN Použití: univerzální, zejména frézování kalených materiálů a soustružení TiN AlTiN AlTiN/SiN - Hlavní část vrstvy s nízkým vnitřním stresem a vysokou houževnatostí - Vysoká tvrdost a odolnost vůči otěru - Adhezní vrstva s Youngovým modulem podobným substrátu - Hladký přechod mezi substrátem a povlakem - Top vrstva – výjimečná tepelná bariéra - Vysoká tvrdost a odolnost vůči abrazi Architektura povlaku - jak povlak vypadá ? Představení firem SHM a PIVOT - 2011 PVD povlakovací zařízení používáná v SHM 5x ORM 5x Pi300 PVD proces Představení firem SHM a PIVOT - 2011 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 20 40 60 Hardness(GPa) Annealing Temperature (°C) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CrystalliteSize(nm) Nanokompozitní povlaky Od 1995 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Nanokompozitní povlaky Žíhání při teplotě 900oC na vzduchu, 60 min AlTiN povlak TiAlSiN (nanokompozitní) povlak Od 1995 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Nanokompozitní povlaky Od 1995 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 + [XXX] nc-TiN/a-Si3 N4 P CVD: Cl < 0.5 at.% Cl = 0.5 - 0.8 at.% Cl = 1.0 - 3.5 at.% nc-TiN/a-Si3 N4 /a- &nc-TiSi2 P CVD: Cl < 0.5 at.% Cl > 0.5 at.% nc-TiN/a-Si3 N4 /a-TiSi2 Li Shizhi 2004, Cl 0.7 - 1.0 at.% nc-TiN/a-Si3 N4 RMSputt - Centr. Cathode nc-TiN/a-Si3 N4 RMSputt - Planar Cathode + SiH4 + H2 nc-TiN/a-Si3 N4 RMSputt of Ti &Si in N2 - Planar Cathode &Outgas nc-TiN/a-Si3 N4 RMSputt of Ti &Si in N2 - Planar Cathode + "Ti-Si-N" Vaz et al. RMSputt PlasticHardness[GPa] Oxygen Content [at%] 0 2 4 1/Coverage[Nanocrystal/OxygenAtoms] Nanokompozitní povlaky Vliv obsahu kyslíku na tvrdost povlaků Obsah O2 ≤ 0,1at % Ref.: Prof. S. Vepřek Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Od 2003 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, 24.5. – 28.5.2004 Future, Challenges – (AlCr)N/Si3N4 second maximum (AlCr)N/Si3N4 Od 2003 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Future, Challenges – (AlCr)N/Si3N4 NEW CAMEL Diagram Cr-Al-Si-N composition Second hardness maximum Superhardness New nanocomposite New applications E-MRS Spring Meeting, Strasbourg, 24.5. – 28.5.2004 Od 2003 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Charles Darwin (∗1809 – †1882) „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 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Od 2010 Představení firem SHM a PIVOT - 2011 Od 2010