Ondřej Kurkin (CARDAM): Spolupráce firem a vědců může být rychlá a efektivní, dokázal vznik unikátní masky

Nedávno měla v rámci boje proti koronaviru na starosti výrobu unikátní masky s nejvyšším stupněm ochrany, což byl projekt, za nímž stály desítky českých firem.

Jak to bylo s tou maskou? V čem spočívá její unikátnost, ať už z hlediska ochrany, tak z hlediska výroby?

Tak celý ten příběh začíná na ČVUT, kde odborníci a vědci z ČVUT vyvinuli ve velice krátké době masku pomocí 3 tisku. Tento tisk byl na tiskárnách od HP Polyjet. Je to unikátní technologie, kterých je v Čechách tuším 7 nebo 8 kusů, nicméně produktivita této výroby činí nějakých 500 kusů denně. Což je málo. Unikátnost této masky byla v tom, že propojení vědy a výzkumu na ČVUT s průmyslovými podniky si dokázal velice krátké době zajistit sériovou výrobu a navýšit tu výrobu na řády tisíce kusů denně.

A jestli jsem to správně pochopil, zajištění té sériové výroby jste měli na starosti právě vy. Jak to šlo všechno zkoordinovat, asi to nebylo úplně jednoduché?

Organizace toho projektu byla poměrně náročná, jelikož zde bylo mnoho vstupů. Řešili jsme nejdříve návrh a výrobu sériových nástrojů. To obnášelo konstrukci nástroje, plus to obnášelo zajištění výroby. Důležité bylo zajistit výrobní kapacity pro výrobu nástrojů, zajistit materiál a kapacity pro samotnou výrobou jednotlivých komponent. Unikátnost byla v tom, že jednotlivé nástroje byly vyrobeny v různých nástrojárnách. Standardní způsob je, že si zadáte výrobu nástroje formovacího, například formy, a nástrojárna vám vyrobí jednotlivé díly a následně vám to slícuje, dodá a vyrábíte. Z důvodu časového tlaku jsme zadali výrobu různých komponent různým nástrojárnám, aby ta výroba těch komponent proběhla rychleji a následně se slícovaly ve finální nástrojárně, odkud potom ty nástroje šly do jednotlivých podniků. To je jedna z těch unikátních věcí, která se standardně nedělá.

A pokud jde o unikátnost té masky jako takové, ve srovnání s tím, co je na trhu dostupné, jak na tom je ten produkt?

Unikátnost byla rozhodně v tom, že byla opravdu vyvinutá velice krátkém čase. To bylo v rámci jednoho týdne. Další unikátnost byla v tom, že byla velice krátkém čase dodána do sériové výroby. Proces, který trvá standardně měsíce, byl v tomto případě stáhnut na, myslím si, že 6 týdnů, kdy první týden jsme navrhli nástroje, druhý týden se ty nástroje vyrobily, třetí týden jsme vzorkovali materiály a vzorkovali jednotlivé komponenty a někdy pátý týden jsme měli první sériové kusy, které se následně ještě optimalizovaly.

A co se týká té samotné masky, tak pokud vím, ona jednak dokáže poskytnout vysoký stupeň ochrany, ale zároveň ty náklady na její udržování a vůbec fungování jsou relativně nízké, je to tak?

Ano, ten stupeň ochrany je dán především filtrem, který používáme. Používáme filtr P3R od AVEC CHEM, od SIGMA GROUP, jsou to asi tři výrobci v Čechách, je to standardní filtr, který má ochranu 99,999 %, je to protičásticový filtr proti virům, bakteriím a prachu.

A jak je to dnes? Vy jste mluvil o tom, že jste především zajistili sériovost té výroby, je díky tomu dnes už těch masek dostatek?

My v současné době dokončujeme certifikaci, takže výrobu máme nastavenou, že můžeme vyrábět nějakých 3000 kusů denně. Kapacitu můžeme navyšovat pouze z pohledu montáže, plná kapacita je u těch nástrojů až 200 000 kusů měsíčně.

A jak je vlastně potřeba?

Když jsme tento projekt připravovali, tak potřeby byly o hodně větší, byla to především potřeba ministerstva zdravotnictví. V současné době máme připraveno, je to veřejně dostupná zpráva, je ke stáhnutí na internetu, máme smlouvu s ministerstvem zdravotnictví na 50 000 kusů s tím, že se tato smlouva aktivuje po doložení plné certifikace. Plná certifikace, respektive certifikát, probíhá v současné době.

Vraťme se teď ke CARDAMU jako takovému. Jak ta firma vznikla, z jakých důvodů, jaké byly cíle?

CARDAM funguje od roku 2016, kdy vzniknul sloučením tří subjektů. Dvou průmyslových, což byla Česká zbrojovka a slévárna Beneš a Lát. Průmyslové podniky, kde klasicky Česká zbrojovka – přesné strojní obrábění, slévárna Beneš a Lát – výroba zinkových, hliníkových slitin, výroba plastů, a jednoho subjektu z akademické půdy, což byl Fyzikální ústav Akademie věd. Je to vlastně nejsilnější a největší ústav Akademie věd a tyto tři subjekty se spojily z důvodu potřeby toho výzkumu do průmyslu. Vlastně ta zbrojovka i ten Beneš a Lát měly potřeby inovací, měly potřeby vyvíjet nové materiály a obrátily se na ten Fyzikální ústav. Ukázalo se, že ta potřeba toho výzkumu a vývoje do toho průmyslu je žádaná, proto vlastně vznikl CARDAM a z toho vyplývá i cíl CARDAMU, kterým je aplikovat ten výzkum a propojovat tu vědu a ten průmysl.

Takže čím se vlastně zabýváte?

Tak CARDAM je výzkumné a vývojové pracoviště, které je zaměřeno na realizaci technicky a technologicky vyspělých řešení s využitím aditivní výroby kovů, plastů, kompozitu a s využitím pokročilých matematických simulací a výpočtů.

Čím tedy konkrétně se zabýváte. Vezmeme příklad, přijde za vámi firma, co všechno po vás může chtít?

Tak mámě vlastně několik oblastí, kterým se věnujeme. Ty dvě hlavní jsou tedy, jak jsem říkal, vývoj a výzkum v oblasti aditivní výroby a ty matematické simulace a výpočty. Dále máme oblast vývoje a výzkum materiálů, kterou provádíme hlavně s fyzikálním ústavem Akademie věd. Máme vlastní konstrukci a nyní se chceme pustit i do digitalizace, sběru dat a vlastně inovací v oblasti digitalizace pro malé a střední podniky.

Pojďme konkrétně. Jak se to může projevit v praxi? Rozumím tomu, že za vámi přijde firma, která chce vyrobit něco v oblasti 3D tisku. Mluvil jste, ale také o matematických výpočtech, simulacích. Co to konkrétně je, jak se toto v praxi projeví, co přesně taková firma po vás může chtít?

Tak samozřejmě firmy nás kontaktují přímo s tím, že mají poptávku, zadání konkrétní projekt, když to vezmu od těch aditivních technologií, od 3D tisku, přijde klasicky poptávka, potřebuji něco vytisknout, uděláme nějakou feasebility study, zhodnotíme, jestli je to ekonomické nebo není, a následně uděláme nabídku a realizujeme, to je takový ten standardní proces, rutina. Dále kromě těchto rutin máme samozřejmě vývojové projekty, které provádíme ať už sami nebo v kooperaci, například s tím fyzikálním ústavem nebo i v rámci našeho NCK MATCA, jsme členy Národního centra kompetence MATCA, kde je několik průmyslových partnerů, myslím, že do 10 a je zde několik akademických subjektů, jsou to univerzity. Společně tvoříme a dáváme dohromady takové dlouhodobější vývojové projekty. Toto už je spíše na zadání konkrétním, specifikování cíle, harmonogramu, a to je takový, dá se říci, výzkumná na zakázku.

Co znamenají ty matematické simulace, jak to firma může využít ve své praxi?

Tak simulace se využívají v řadě odvětví, především ve strojírenství. Vy si vlastně chcete ověřit na virtuálním modelu, jak bude nějaká situace fungovat v praxi, ověřujete scénáře, co se stane, když něco. My tedy děláme simulace, dá se říci, konstrukční, vývojové, kdy počítáme klasické únavové analýzy, teplotní analýzy, proudění. Kromě těchto standardních simulací, které můžete dělat dostupnými simulačními nástroji na trhu, máme náš vlastní software, ve kterém simulujeme nestandardní úlohy. Jsou to především rychlé rázové děje, kombinace různých úloh, proudění. Snažíme se nyní vyvinout i vlastní software pro simulace 3D tisku.

Tzn. že ta firma díky vám si může ověřit, jak se ten její produkt bude v praxi chovat, jak bude reagovat na různé vlivy atd.?

Například nyní jsme dělali projekt, kde jsme simulovali odolnost víka od kanálu na letišti. Byla tam řada vlivů, kterou muselo to víko splnit, takže než se pustíte do výroby samotného víka a uděláte na něj nástroj, tak si tento proces odsimulujete, odsimulujete si pevnosti a máte jistotu, že v praxi vám to víko nepraskne.

Co vy můžete oproti konkurenci nabídnout díky tomu spojení s Fyzikálním ústavem a s firmami z praxe, které jsou vašimi spolumajiteli?

Tak je to především know how, zkušenosti Fyzikálního ústavu, je to především jeho zázemí, jelikož Fyzikální ústav disponuje zařízeními, která si běžný podnik nemůže dovolit a mají opravdu dlouhodobé a dlouholeté bohaté zkušenosti v oblasti vývoje materiálů, v oblasti optiky, v oblasti toho základního výzkumu. Toto je asi, myslím, hlavní výhoda spojení Fyzikálního ústavu. Co se týká dalších partnerů, například v rámci NCK MATCA nebo našich partnerů, se kterými spolupracujeme, tak je to opět know how, zkušenosti a spojení našich a jejich zkušeností, dokážeme využít a dokážeme realizovat projekty, které bychom sami nezvládli.

Jak vlastně z vašeho pohledu v České republice funguje spolupráce akademického prostředí a firem, protože o tom se hodně mluví, že to je poměrně bolavé místo české ekonomiky, jak Vy to vnímáte?

Já si myslím, že se to rozšiřuje, například v našem případě v rámci spolupráce NCK MATCA je toto propojení…

Promiňte, můžete představit, co je NCK MATCA?

NCK MATCA je Národní centrum kompetence MATCA. Je to národní centrum kompetence, které vzniklo při fyzikálním ústavu, zaměřené na materiály, zaměřené na moderní výrobu 21. století, moderní strojírenství. Cílem toho NCK je propojit vědu a ten průmysl a dodat ten jejich výzkum do toho průmyslu tak, aby ty podniky byly konkurenceschopné a mohly konkurovat i na evropské úrovni.

Takže když byste to porovnal Českou republiku a tu evropskou úroveň, tak máte pocit, že ta situace se zlepšuje?

Myslím si, že zlepšuje, myslím si, že dokonce ta potřeba těch podniků po tom výzkumu, po té vědě bude větší, jelikož opravdu i ten příklad s tou maskou ukázal, že to propojení funguje velice dobře, a že je možné ve velice krátké době vyvinout produkt a dodat ho na trh.

Jsou, tedy z vašeho pohledu nějaké překážky k tomu, aby ta spolupráce akademického prostředí a firem fungovala lépe?

Já si myslím, že ty firmy se pořád trošku obávají šahat si po té vědě, po těch školách, jelikož každý má představu – škola akademická půda – tam je všechno takové v pohodě, jsou mimo realitu. Takže, myslím si, že ta obava o ty výsledky toho projektu, protože ty projekty jsou většinou dlouhodobé, je pravda, že ta akademická půda funguje jinak než ten průmysl, ten průmysl je takový dynamický, rychlý, ta akademická půda se musí přizpůsobit opravdu těm potřebám toho průmyslu, když se toto přizpůsobení stane, myslím si, že to bude přínosné.

Říkal jste, že máte pocit, že ta potřeba inovovat v českém firemním prostředí roste, projevuje se to i u vás, projevuje se to v zájmu o vaše služby?

Určitě řešíme řadu projektů. Řada projektů nám přichází, podílíme se, jak na dotačních projektech, tak na výzkumných. Výzkumné projekty jsou už dlouhodobějšího charakteru. V oblasti 3D tisku máme, když to řeknu poptávku na takový základ, což je Rapid Prototyping, což je tisk oblasti vývoje, to je poměrně standardní potřeba. Už se nám i objevují projekty přímo na výrobu finálních produktů, vy můžete nejen využít ten 3D tisk v prototypování, ale i vyrábět finální produkt. Nevýhoda tohoto je, že ta produktivita není taková jako třeba u komerčního obrábění, nicméně dokážete vyrobit produkty, které konvenčním způsobem nevyrobíte.

Vy se kromě jiného podílíte také na nějakých projektech evropské obranné agentury, co přesně tam děláte?

Jedná se o projekt Amálie, který je zaměřen na výzkum, vývoj a aditivní výrobu materiálů pro zvýšení balistické ochrany. CARDAM zastupuje Českou republiku, kromě CARDAMU je tam několik firem ze sedmi zemí EU. Naše úloha je optimalizovat proces aditivní výroby těch materiálů, odsimulovat vlivy té výroby na materiály, vytisknout vzorky, které následně projdou materiálovou analýzou a podle výsledků analýzy opět aditivně vyrobit finální struktury, finální materiál.

Co chystáte do budoucna?

Do budoucna máme připravený velice pěkný projekt s ESOU, což je evropská vesmírná asociace. Společně se společností Planetary transport system chystáme vývoj lunárního modulu, kdy bychom měli navrhnout opět s využitím aditivních technologií samotnou schránku, která by měl přepravit vzorky z odvrácené strany měsíce a dovést je zpět na Zemi.

V jaké fázi je tento projekt?

Ve schvalování tendru. Z důvodů Covidu se výsledky tendru posunuly, měly být někdy v dubnu, čeká se na schválení tou evropskou vesmírnou asociací.