Odolná výroba pracujúca s mikro- a nanotechnológiami
Aby bolo možné úspešne a bezpečne zaviesť výrobné procesy alebo produkty využívajúce mikro- a nanotechnológie na trh, budú potrebné riadiace systémy na prísne stráženie kvality. Tieto systémy budú musieť mať schopnosť analyzovať alebo merať trojrozmerne s vysokým rozlíšením a absolútnou presnosťou a to všetko na veľkých plochách alebo v rámci zložitých komponentov, v prostredí s menej kontrolovanou teplotou a kompatibilitou a s priemyselnými štandardmi týkajúcimi sa rýchlosti a výkonu. Bude treba zvážiť aj aspekty týkajúce sa opracovávania a výroby na úrovni nano rozmerov, ako aj vplyv na výrobné zariadenia a pracovníkov. Potrebný bude systémový prístup zabezpečujúci konzistenciu a opakovateľnosť procesov, ktoré bude možné vykonávať v stanovených hraniciach z hľadiska mikro- a nanovýroby, monitorovania a riadenia výkonu strojov, manipulácie s komponentmi a ich prepravy, ako aj z hľadiska presnosti komponentov.
Tam, kde to bude potrebné, mali by byť merania a ukazovatele na úrovni nanometrov spätne vyhľadateľné v medzinárodne uznávaných jednotkách merania (napr. dĺžka, uhol, hmotnosť a sila). To však bude vyžadovať spoločne schválené metódy merania, kalibrované vedecké meracie nástroje aj kvalifikované etalóny a ich presnú výrobu. V niektorých oblastiach bude potrebné dopracovať aj základné názvoslovie a terminológiu. Dosledovateľný reťazec pre požadované merania na úrovni nanometrov bol zatiaľ vytvorený len pre niekoľko špeciálnych prípadov.
Vzájomne prepojené výrobné procesy
Vzájomné prepojenie nekonvenčných technológií (napr. laser, vodný lúč, elektroerozívne stroje, ultrazvuk či tlač) pri vývoji nových multifunkčných výrobných procesov (vrátane koncepcie ďalších procesov, ako sú kontrola, tepelné spracovanie, odľahčenie, obrábanie a spájanie) prinesie skrátenie výrobného času a uvedenia produktu na trh a zvýši kvalitu obrobku. Rovnako dôležitá je aj vyššia účinnosť výroby pri súčasnej minimalizácii spotreby vstupných materiálov a energií. Prístupy vzájomného prepojenia výrobných procesov sa už dnes vo veľkej miere uplatňujú napr. v oblasti polymérov, kompozitných a viaczložkových materiálov či materiálov na báze kovov. Nevyhnutné bude v tejto oblasti vyvinúť aj vhodné mechatronické prístupy.
Výroba vysokovýkonných flexibilných štruktúr
Polyméry, elastoméry a pokročilé textílie predstavujú veľký prínos z hľadiska výhod európskeho výrobného priemyslu. Aby bolo možné naplno využiť potenciál týchto materiálov, ktoré sa čoraz častejšie používajú v takých oblastiach, ako sú doprava, stavebníctvo, ochrana, zdravotnícke zariadenia, flexibilná elektronika a pod., bude potrebné vytvoriť nové výrobné postupy a technológie. Ide o účinnú výrobu 3D štruktúr, viacvrstvových a hybridných materiálov, spoločnú realizáciu zložitých tvarov, automatizované spájanie a širokú škálu povrchových úprav a techník na nanášanie funkčných povlakov. Bolo by potrebné preskúmať aj kombinované prínosy procesov, ako je plazma, ktoré môžu zlepšiť spomínanú funkcionalitu pri súčasnej úspore energií. Do úvahy prichádzajú aj ďalšie flexibilné štruktúry, ktoré predstavujú potenciál pre európsky priemysel, ako napr. potraviny.
Podoblasť 1.3 – biznis modely a stratégie pre prelomové výrobné procesy
Riadenie životného cyklu pokročilých materiálov
Moderné high-tech produkty, využívané v elektronike, zdravotníctve či energetike, sa vyrábajú z kritických materiálov, ktoré možno v súčasnosti len ťažko recyklovať a znovu použiť, pričom v blízkej budúcnosti môže spôsobiť nemalé problémy ich skládkovanie. Takéto materiály zahŕňajú pokročilé a zriedkavé nerastné kovy, kompozity (dlhé a krátke vlákna), nano- a biomateriály, ako aj konvenčné materiály, ktoré dnes nie sú určené na recykláciu. Tento scenár, ktorý nezohľadňuje trvalo udržateľný prístup, zameriava pozornosť na systematické riešenia z hľadiska návrhu, výroby, monitorovania, udržiavania, znovu použitia, znovu výroby a recyklácie týchto materiálov spôsobom zavedeným pri tradičných materiáloch a produktoch. Takéto nové systematické prístupy by mohli ťažiť zo zabudovania inteligencie a modularity do produktov, ktorá by vytvárala inteligenciu starnutia elektronických produktov a pomohla dosiahnuť ich jednoduchšiu demontáž a znovu použitie.
Navyše nové technológie a automatizačné riešenia by bolo možné vyvíjať s cieľom ich efektívnej separácie (napr. nové upevňovacie systémy) a obnovy týchto materiálov. Takto by bolo možné vyriešiť napr. separáciu a recykláciu živíc a vlákien z kompozitov. Ďalším príkladom sú aditívne laserové procesy, ktoré by bolo možné využiť na rekonštrukciu poškodených častí namiesto ich likvidovania. Bude potrebné vyvinúť a vyhodnotiť nové biznis modely, ktoré v konečnom dôsledku berú do úvahy rôzne možnosti ukončenia životnosti materiálov a vytvárajú uzavretý kruh ekonomicky príťažlivejším spôsobom.
V nasledujúcej časti budeme pokračovať opisom ďalších podoblastí, ako je napr. nový prístup v dodávateľských reťazcoch pre inovatívne produkty, nové modely na zavedenie prelomových procesov či procesné postupy na úrovni fotónov.
Literatúra
[1] Factories of the Future. Multi-annual roadmap for the contractual PPP under Horizon 2020. European Commission 2013.
Pokračovanie v budúcom čísle.
