Lehký, rychlý a skutečný technologický pokrok z Chemnitzu!

Prof. Dr. Lothar Kroll

Výzkumné centrum lehkých konstrukcí MERGE se již rok nachází přímo za budovou přednáškové místnosti. Katedra lehkých konstrukcí a zpracování polymerů (SLK) zde nedávno oslavila 10. výročí svého založení. S profesorem Lotharem Krollem jsme hovořili o rychlém růstu jeho profesury a o jedinečném špičkovém výzkumu v Chemnitz.

Oslavili jste 10. výročí svého institutu. Když si vzpomenete.
Prof. Dr. Lothar Kroll: Jak jste se cítil, když jste v roce 2006 začínal? Když jsem sem v červnu 2006 nastoupil, vznikalo současně téma budoucnosti lehkých konstrukcí. Můj tým se skládal asi z deseti zaměstnanců, kteří předtím pracovali ve strojírenství a konstrukci. Rychle jsme si však uvědomili, že téma lehkých konstrukcí nabírá na obrátkách a zajímá mnoho průmyslových odvětví: všude jde o snížení materiálových a výrobních nákladů.

Výzkumná myšlenka, která stojí za konstrukcí lehkých konstrukcí, spočívá v úspoře materiálů a v tom, aby výrobky byly efektivnější a především lehčí. V čem je to pro vás obzvlášť zajímavé?
Vyvíjíme především technologie pro sériovou výrobu. Nezajímají nás primárně kompozity, které se používají v malých sériích, např. v letadlech. Těch se v Německu nevyrobí ani tisíc ročně. V automobilové výrobě se v některých případech bavíme o 500 tisících kusů. Pokud se nám při této velkosériové výrobě podaří ušetřit náklady na materiál a hmotnost, dosáhneme v konečném důsledku mnohem většího snížení emisí CO2.

Takže svým výzkumem vstupujete na zcela nové území?
Určitě. Pro využití lehkých konstrukcí na masovém trhu potřebujete zcela jiné technologie. Ty jsou poměrně složité. Na jedné straně se opíráme o vstřikování plastů, které umožňuje velmi rychlé procesy. Na druhé straně využíváme technické textilie, protože textilní procesy jsou také velmi rychlé. A nyní jde o to tyto materiály opět skloubit v krátkých časových cyklech.

Kde se vám to již podařilo?
V Audi R8 jsme snížili hmotnost bateriové vany, která se jinak vyrábí z hliníku, o 40 procent a dobu výroby o 30 procent. Představenstvo VW nás poté nominovalo na cenu za inovaci a tuto cenu, která zahrnuje všechny pobočky VW po celém světě, jsme získali.
Další příklad: aktuálním komponentem je držák motoru pro e-Golf 7, kde můžeme ukázat, že naše technologie funguje na masovém trhu. Snížili jsme hmotnost téměř o 40 % a náklady o 35 %. Jedná se o složité procesní kroky, protože ďábel se obvykle skrývá v detailu. Někdy jsou to maličkosti, na které jste nepomysleli, ale které proces znemožňují. Nejen pro nás, ale i pro ostatní. Rozdíl je v tom, že my najdeme řešení. To je skutečný technologický pokrok ze Saska. Tak složitý, že ho Asiaté zatím nedokázali okopírovat. To je naprosto unikátní prodejní artikl. V tom vidím pro Sasko mimořádnou příležitost.

V profesuře SLK nyní pracuje 200 zaměstnanců. "Jsme nyní jedním z největších profesorských pracovišť v Německu," říká s hrdostí profesor Kroll. V roce 2012 byl v Chemnitzu založen MERGE jako první a jediný spolkový klastr excelence v oblasti výzkumu lehkých konstrukcí. MERGE je nyní součástí sítě ústavů pro lehké konstrukce, která sdružuje Ústav lehkých konstrukcí, přidružený ústav Cetex a Fraunhoferovo výzkumné centrum STEX při IWU. Kromě profesury SLK zahrnuje Institut lehkých konstrukcí také profesury Technologie sportovních zařízení, Textilní technologie a tři dotované profesury. V této síti lehkých konstrukcí pracuje na tématu pokročilých technologií lehkých konstrukcí přibližně 400 zaměstnanců.

Jak důležitý je pro vaše výzkumné projekty průmysl?
Vybudovali jsme stabilní most mezi vědou a průmyslem. Od samého počátku se snažíme řešit otázky z průmyslu. První dva roky byly velmi náročné. Neměli jsme ještě žádné stroje ani stěžejní výrobky. Tehdy jsem využíval svých kontaktů s firmami k získávání finančních prostředků třetích stran. To nám umožnilo na začátku každý rok téměř zdvojnásobit náš tým. Dnes velmi úzce spolupracujeme s mnoha našimi průmyslovými partnery, zejména v Sasku. O věcech diskutujeme na rovnoprávném základě. Pokud rozhraní dobře fungují na lidské úrovni, pak jsou inovace téměř jistým úspěchem. Výzkum zde neprovádíme v Eiffelově věži, ale bereme s sebou naše průmyslové partnery.

Do jaké míry jsou v chemnitzské ekonomice výhody? Těžíte z tradičního strojírenství nebo výroby obráběcích strojů?
Chemnitz má rozhodně silný strojírenský sektor. Ještě rozhodující je pro nás zdejší odbornost v oblasti textilu. Díky společnostem CETEX, STFI a Karl Mayer jsou v Chemnitz tradiční výrobci textilních strojů a výzkumné ústavy. Abychom mohli například z uhlíkových vláken vyrábět naše vláknové kompozitní systémy, potřebujeme textilní technologické postupy, které tito partneři ovládají.

Seznam funkcí a úkolů profesora Krolla je dlouhý. Je nejen univerzitním profesorem, ale také ředitelem Cetex An-Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen gemeinnützige GmbH, koordinátorem Spolkového klastru excelence MERGE a Chemnitzské aliance pro lehké textilní konstrukce (ATL), vedoucím Fraunhoferova výzkumného centra STEX na IWU a proděkanem pro výzkum, mezinárodní záležitosti a rovné příležitosti na Fakultě strojního inženýrství. Dalším důkazem silného textilního výzkumu v Chemnitzu je podle něj zapojení CETEXu a Fraunhoferova centra STEX do výzkumného projektu VW Open Hybrid LabFactory, unikátního průmyslového areálu lehkých konstrukcí ve Wolfsburgu. "Průmyslový výzkum pro lehké konstrukce zítřka je zde hnán kupředu a my jsme zodpovědní za celý řetězec textilní výroby, protože právě zde jsou potřeba speciální textilní stroje z Chemnitz. Jsme hrdí na to, že stojíme v čele tohoto celosvětově významného vývoje."

Máte také podporu politiků. Váš výzkumný projekt MERGE byl založen v rámci spolkové iniciativy Excellence.
Politici na celém světě se zajímají o ochranu klimatu a efektivní využívání zdrojů. My do toho skvěle zapadáme. Saská ministerstva zde rozpoznala obrovský potenciál. Díky Spolkové iniciativě excelence jsme mohli zaměstnat zaměstnance a nakoupit vybavení. Infrastrukturu financoval stát. V naší hale můžeme vyvíjet prototypy až po sériové komponenty.

Co stroj MERGE umí?
Základní princip spočívá v tom, že se jedná o vstřikovací stroj na plasty, který dokáže vyrábět plastové díly ve velkém množství. Nyní jsme jej nakonfigurovali tak, že toho umí mnohem více: dokáže spojovat materiály, jako je plast, textil nebo dokonce kov, dokáže lisovat kov v plastovém nástroji a můžeme do něj vkládat senzory. Dokážeme vyrobit složité díly na jeden záběr, které jsou pak extrémně lehké. Nechceme svařovat, šroubovat ani nýtovat. Tyto procesy trvají dlouho. Vše by mělo být automatizované a probíhat v jednom procesu. Chceme zkrátit stávající procesy lehké konstrukce. Spojka ICE z uhlíkových vláken, kterou jsme vyvinuli pro Deutsche Bahn, má poloviční hmotnost oproti originálu, ale její výroba trvá téměř týden. To je pro automobilový průmysl příliš pomalé. Cílem je mít jen několik procesních kroků, jinak se musí neustále zahřívat a chladit, což stojí čas a energii. Chceme umístit textilie, kovy a senzory do formy a vše vložit do plastu najednou.

Stroj MERGE je umístěn ve dvanáct metrů vysoké hale. "Dokáže vstřikovat tři různé plastové komponenty," vysvětluje profesor. A on a jeho tým mají ještě mnoho nápadů na rozšíření. "Chceme například kromě hybridních komponent vstřikovat i pěnu. Tento stroj je světovým unikátem," je přesvědčen výzkumník. "A to pochází z Chemnitzu, to si musíte představit!" Centrum lehkých konstrukcí čeká ještě druhá a třetí fáze výstavby, kdy vedle stávající haly vyroste laboratorní a kancelářská budova. Celková investice bude činit přibližně 30 milionů eur.

Pracujete na svém snu vybudovat zde největší centrum lehkých konstrukcí v Evropě.
I to se nám podaří. A mám ještě další plány. Chceme zde založit nový Fraunhoferův institut pro textilní inženýrství. To nám umožní využít odborné znalosti, které vyrostly z naší historie. Mohla by to být renesance textilních technologií v Sasku. Ne však pro oděvy, ale pro vysoce výkonné komponenty. Textilní stroje, které jsou k tomu zapotřebí, se již vyvíjejí a testují. Některé z nich jsou světovým prvenstvím.

Jak se vyrovnáváte s rychlým růstem?
Je to velký tlak a je to výzva pro nás všechny. Jsem rád, že vedení univerzity tento růst podporuje, i když struktury na to nejsou dimenzovány. Vedení je velmi náročné na naše četné projekty, už jen z hlediska fakturace. Je však důležité být vidět. Bez pomoci univerzity, ministerstva a partnerů z průmyslu by se nám nikdy nepodařilo něco takového vybudovat. Je to společné úsilí.

Chcete se také více internacionalizovat. Jaké jsou vaše plány?
Ze 43 spolkových klastrů excelence byl BMBF vybrán k internacionalizaci pouze náš klastr MERGE. A my jsme nyní zapojeni do projektu MERGEurope. Nyní zapojujeme mezinárodní partnery a začínáme se sousedními zeměmi Polskem a Českou republikou. S Polskem již řešíme první průmyslové projekty. Založili jsme také evropskou alianci pro lehké konstrukce, jejímž spoluzakladatelem je MERGE, která bude za několik týdnů jmenována koordinátorem. Pokud se to podaří, budeme Evropskou alianci pro lehké konstrukce řídit z Chemnitzu.

V čem spatřujete velkou výhodu Chemnitzu jako lokality?
Pro Chemnitz je charakteristický silný sektor malých a středních podniků. Zde se z projektů rozvíjejí přátelství. Důvěra vede i k navazujícím projektům. Je to velmi nekomplikovaný způsob spolupráce. Mnoho rodinných podniků je flexibilnějších, pokud jde o rozhodování. Je to jako v rodině. A to jsem ze své předchozí práce ve velkých firmách neznal.

Musíte lidi v Chemnitzu nějak povzbuzovat?
Ano, lidé v Chemnitzu málo komunikují o tom, co vlastně mohou dělat. Je zde mnoho skrytých nápadů a potenciálů. V jiných lokalitách se prodávají malé věci. A tady v Chemnitzu vznikají velké věci, ale málokdo o nich mluví. Obyvatelé Chemnitzu nemusí být banda, která má pěnu u pusy. Stačí, když řeknou, co umí.