Ve velké hale s několika mohutnými stroji je zvláštní klid, jen několik pracovníků demontuje rám podvozku budoucího vagonu, který právě dokončil zkoušky životnosti na jedné z testovacích stolic. "Zákazníka nepotěšíme, v průběhu testů se na rámu objevilo hned několik vážných trhlin, zkouškami tedy neprošel," ukazuje náš průvodce Jan Chvojan, vedoucí Dynamické zkušebny a Laboratoře síly Výzkumného a zkušebního ústavu Plzeň. Teď čeká jeho kolegy podrobné zdokumentování a analýza příčin problému a také dokazování, že zkouška byla provedena správně. Podobných certifikačních testů ve zdejší zkušebně každý rok zvládnou zhruba desítku. Bez nich přitom nesmí žádný nový typ podvozku vyjet na koleje. "Trefili jste se do výjimečného období, protože v posledních měsících tu jely tři zkušební stolice zároveň a byl tu opravdu velký hluk," usmívá se Chvojan.

Dynamická zkušebna VZÚ sídlí na severním okraji Plzně v areálu Škody Jaderné strojírenství, původně zbrojní části plzeňské Škodovky, jejíž byl výzkumný ústav součástí. Zkušebna byla v této lokalitě postavena v roce 1975, kdy stará budova musela ustoupit výpadovce z Plzně na sever. Specializuje se na zkoušky rámů podvozků a dalších částí kolejových, ale i silničních vozidel. Kromě kolejových vozidel z produkce dnešní Škody Transportation zde probíhaly zkoušky a vývoj například skříní a podvozků trolejbusů někdejší Škody Ostrov.

Přes 110 let průmyslového výzkumu

Plzeňský VZÚ byl založen v roce 1907 jako Pokusný ústav Škodových závodů. Tehdy už ve strojírenství přestávaly stačit chemické rozbory, které v té době představovaly převažující způsob materiálového testování. Impulzem k založení ústavu byla právě potřeba zlepšování kvality a spolehlivosti ocelí a dalších kovových materiálů. Ústav se postupně rozšiřoval s tím, jak se rozvíjelo i výrobní portfolio Škodových závodů. Vznikla strojírenská sekce, elektrická sekce a přidávaly se další a další obory.

Záběr VZÚ dodnes částečně koresponduje s původním produktovým portfoliem Škodovky, která byla po roce 2000 rozdělena a jednotlivé výrobní úseky byly prodány novým majitelům. Také Škoda výzkum byla v roce 2006 koupena společností ÚJV Řež (bývalým Ústavem jaderného výzkumu Řež). Ten je do současné doby stoprocentním vlastníkem společnosti. Dnes VZÚ poskytuje své výzkumné služby mnoha dalším zákazníkům. "Máme zhruba 100 zaměstnanců a roční tržby okolo 100 milionů korun. Ročně spolupracujeme přibližně s 350 zákazníky, převážně z oblasti energetiky, výroby dopravních prostředků a letectví," říká jednatel společnosti Stanislav Martínek.

Firma má v současnosti osm oddělení, z nichž každé má historickou linku na původní produktové portfolio Škodových závodů. To má své výhody i nevýhody. "Jde o poměrně heterogenní celek se značnou šíří záběru nejen z pohledu zákazníků, ale i nabízených služeb. Na druhou stranu jsme schopni nabídnout komplexní přístup k řešení složitých technických úloh. Dokážeme identifikovat příčiny poruch, navrhnout jejich řešení, ale nabízíme i kompletní vývoj inovovaného produktu až do úrovně provozní certifikace. V některých oborech se dotýkáme téměř základního výzkumu, například v oblasti metalografie, ale hlavní záběr našich služeb je zaměřen na aplikovaný výzkum v oblasti kovových materiálů, aditivních technologií a akreditovaného zkušebnictví," vysvětluje Martínek.

Vývoj materiálů a konstrukcí

VZÚ disponuje jedním z nejmodernějších evropských pracovišť zaměřených na výzkum a vývoj funkčních vrstev aplikovaných technologií žárového nástřiku. "Současně také dlouhodobě pracujeme na mezinárodních projektech využití konstrukcí tvořených kompozitními materiály v oblasti kolejové dopravy," dodává Martínek. Záběr společnosti sahá od metalografie přes statické a dynamické zkoušky, podrobnou diag­nostiku, měření hluku a vibrací, modelování a výpočty − pevnostní, životnostní nebo třeba výpočty proudění − až po aplikaci žárových nástřiků a tepelné zpracování kovových součástí. Mezi zákazníky VZÚ jsou jak provozovatelé složité infrastruktury, například energetické společnosti, tak prvovýrobci jako Škoda Transportation, Doosan Škoda Power, Siemens, GE Aviation nebo Bombardier.

"Zhruba 40 procent našeho obratu tvoří žárové nástřiky a tepelné zpracování kovových materiálů, 20 procent vytvoří dynamická zkušebna, 10 procent zkoušky hluku a vibrací a zbývajících 30 procent jsou mechanické zkoušky, metalografie, modelování a výpočty či kalibrace měřidel," popisuje Martínek.

Na pracovišti žárových nástřiků firma vyvíjí funkční a ochranné vrstvy materiálů. Při tom spolupracuje s mezinárodními výzkumnými pracovišti nebo například i s Ústavem fyziky plazmatu Akademie věd. "Pro nás je nejzajímavější oblastí výzkum a vývoj v oblasti multicoatingu neboli skládání několika různých materiálových vrstev, kdy kombinujeme jak materiály, tak technologie nástřiku. Každá vrstva má svou funkci − například zvýšení tvrdosti, ochrana proti korozi, agresivním chemickým látkám a podobně. Díky tomu je možné v mnoha aplikacích využít levnější základní materiál, jehož funkční vlastnosti se vylepší právě nástřikem speciálních vrstev," vysvětluje jednatel společnosti.

Zkoušky životnosti

Dynamickou zkušebnu lze zařadit na pomezí výzkumu a životnostního testování nadrozměrných konstrukcí. Velkou část služeb na tomto pracovišti představují standardní certifikační zkoušky únavové pevnosti a životnosti složitých podvozkových rámů kolejových vozidel. Současně ale má toto pracoviště i výzkumné ambice na poli optimalizace a vývoje životnostních testů nekonvenčních rámů z nekovových materiálů, ale třeba i stavebních hmot. Osmdesát procent aktivit zkušebny dnes souvisí s kolejovými vozidly. Zbývajících 20 procent představují například seizmické testy zařízení pro jaderné elektrárny a další pokročilá provozní měření.

Testovací stolice ve zkušebně mají velmi tuhý rám, pevně spojený s masivními betonovými základy testovacích polí. K nim se ustaví rám podvozku, podobně jako by stál na kolejích, a připojí elektronicky řízené hydraulické zatěžovací válce. Těmi se do podvozkového rámu zavádí zatížení úměrné silám při reálném provozu vozidla. Tak lze poměrně rychle ověřit životnost těchto dílů a včas odhalit případné pevnostní slabiny v jejich konstrukci nebo výrobní technologii. "Po statických zkouškách s desítkami kombinací provozních i výjimečných zatěžovacích stavů následuje únavová zkouška, kde rám podvozku absolvuje zhruba 6−10 milionů adekvátních zatěžovacích cyklů. To odpovídá přibližně 30 až 40 letům reálného provozu," přibližuje průběh testů Chvojan. Čím složitější podvozek, například metra, tramvaje či lokomotivy, tím více zatěžovacích válců je třeba k rámu podvozku připojit.

Výhodou plzeňské dynamické zkušebny je právě extrémní tuhost zařízení a celé budovy zkušebny, což ve spojení se zatěžováním hydraulickými zatěžovacími válci zaručuje vysokou kvalitu testů. Byť budova vznikala již před více než 40 lety, tehdejší vskutku nekompromisní řešení dokazuje své výhody dodnes.

"Připravujeme modernizaci testovacího pracoviště na základě návrhu vlastního technického řešení, což nám umožní využít výhody původního robustního konceptu v kombinaci s moderními konstrukčními prvky. Úspěšná realizace tohoto projektu nám pomůže upevnit pozici lídra v oblasti výzkumu, vývoje a testování rámů podvozků kolejových vozidel ve střední a východní Evropě," vysvětluje Martínek.

K tomu je podle něho potřeba mít jak prostředky na investice, tak nezbytné průmyslové reference, bez nichž je infrastruktura k ničemu. "Díky naší historii se Škodovkou a testování vlastních lokomotiv, elektrických vlakových jednotek a tramvají jsme si dokázali vybudovat znalosti a máme dnes takové reference, že nás vyhledávají zákazníci z východní i západní Evropy, Ameriky, a dokonce i Austrálie. V Austrálii navíc standardy, podle kterých my zkoušíme rámy kolejových podvozků, ani nepotřebují. Přesto se jim vyplatí letecky poslat obrovský rám podvozku šestinápravové lokomotivy na testy k nám. Tolik referencí − reálně odzkoušených rámů podvozků − jako my má možná čtyři pět firem na světě," dodává Chvojan.

Bez produktu není průmyslový výzkum

Spolupráce s koncovým výrobcem je podle Stanislava Martínka v oblasti aplikovaného výzkumu tím nejdůležitějším: "Tržní tlak na konkurenceschopnost je nejlepší motivací pro vývoj každého výrobku. Ať jde o tužku, mobil nebo lokomotivu. Když se podíváte na strukturu HDP generovaného zpracovatelským průmyslem v Česku, významnou část tvoří subdodavatelé, kteří zajišťují výrobu a dodávky jen dílčích komponent. Prostor pro inovace takových produktů ale není velký. Pro nás je naopak daleko zajímavější třeba i menší lokální výrobce, který vyrábí a prodává vlastní produkt."

Podle Jana Chvojana také mnoho firem spolupracovat s výzkumnými pracovišti nemá zájem na základě předchozí špatné zkušenosti. "U nás to dělá dobře například Škoda Auto. Dokáže si smlouvami ošetřit, jak se bude s výsledky vývojových prací zacházet, a nebojí se oslovit několik výzkumných pracovišť a univerzit se stejnou úlohou. Poté si udělají interní srovnání a vyberou partnera, který nejlépe odpovídá jejich požadavkům," vysvětluje Chvojan.

"Často také vidíme, že se na nás zákazník obrátí až zpětně, když se hasí provozní problémy. Tento přístup stojí výrobní firmu spoustu peněz a energie. Pokud by výrobce věnoval více času a financí právě testování ve vývojové fázi, ušetří si finance a v konečném důsledku i nervy," dodává Martínek.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Inovace v průmyslu.

Související
Newsletter

Byznys podle HN

Nechcete, aby vám uniklo to nejdůležitější?

Pro naše čtenáře připravujeme každý týden newsletter o byznysu a finančních trzích. Stačí zde zadat svůj email a každý pátek od nás dostanete souhrn událostí, které byste neměli minout. A přidáme osobní tipy čtyř osobností newsroomu Hospodářských novin. Píše Martin Jašminský, Luděk Vainert, Luboš Kreč a Petr Kain.

Přihlášením se k odběru newsletteru souhlasíte se zpracováním osobních údajů a zasíláním obchodních sdělení, více informací ZDE. Z odběru se můžete kdykoli odhlásit.

Přihlásit se k odběru