Cenu Vedec roka 2019 v kategórii technológ roka získal prof. Ing. Emil Spišák, CSc. z Technickej univerzity v Košiciach. Keď v strojárstve začínal, považovalo sa za špinavé remeslo, pre nečistoty, ktoré ho sprevádzali. V našom rozhovore rozpráva o fascinujúcom technologickom vývoji, ktorým prešlo za necelých štyridsať rokov, ale aj o jeho budúcnosti, v ktorej veľa remesiel nahradia inteligentné stroje.
Cenu Vedec roka SR 2019 spoločne vyhlasujú Centrum vedecko-technických informácií SR, Slovenská akadémia vied a Zväz slovenských vedeckotechnických spoločností.
Do súťaže Vedec roka SR 2019 ste boli nominovaný za návrh a realizáciu Prototypového a inovačného centra Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach. Ako vám napadlo navrhnúť ho a o čo v tomto výskume ide?
K nápadu navrhnúť takéto centrum ma priviedlo viacero podnetov. Na Slovensku sa dlho hovorí o duálnom vzdelávaní ako o niečom, čo by malo spasiť naše školstvo. Ako študent strednej priemyselnej školy som chodil na prax do školských dielní, ale počas vysokej školy sme takúto prax nemali. Až keď som ju skončil a zamestnal som sa ako majster dielne, zistil som, s akými technológiami budem pracovať. Čiže jedna idea bola zoznámiť študentov s najnovšími technológiami už v škole, nie až po jej skončení. Aj druhým podnetom bola moja skúsenosť z praxe. Ak chcem firme ponúknuť výsledky svojho výskumu, nemali by byť iba v počítači alebo na papieri, mali by mať hmotnú podobu. Musím vidieť, že sú realizovateľné a fungujú. Len vtedy sú ľudia ochotní môj nápad kúpiť. A vďaka štrukturálnym fondom ministerstva školstva získala Košická technická univerzita na Univerzitný vedecký park Technicon finančné prostriedky. Nakúpili sme doň stroje. Dnes si v ňom overujú a realizujú výsledky výskumu študenti aj vedeckí pracovníci rôznych fakúlt. Vďaka tomu veda nezostáva v zásuvkách a študenti sa už v rámci štúdia podieľajú na navrhovaní aj vyrábaní súčiastok pre zariadenia potrebné v praxi.
Vo svojej profesii sa špecializujete na viacero odborov. Začnime tým, že sa dlhodobo orientujete na oblasti spracovania kovových a nekovových materiálov, ako aj návrhom i optimalizáciou výroby. Skúsme neznalcovi odboru priblížiť, čo to znamená.
Pred tridsiatimi rokmi malo u nás veľa ľudí predstavu, že technológie nepotrebujeme rozvíjať, lebo ich dovezieme. Už vtedy som kolegov presviedčal, že keď vieme spracovať skoro všetky materiály, stačí len vymyslieť technológie, pomocou ktorých by sme veci vyrábali. Po niekoľkých rokoch prišli na to, že to bola dobrá myšlienka, lebo technológie stoja obrovské peniaze. Aj dnes stojí softvér niekoľkonásobne viac ako počítač, nech je počítač akokoľvek dobrý. Ak však chceme vyvíjať technológie, musíme dokonale poznať nielen vlastnosti materiálov, ktoré sa stále vyvíjajú, ale aj možnosti jednotlivých technológií – tvárnenia, obrábania, zvárania a pod. Dnes už hovoríme skôr o spájaní ako o zváraní. Zváranie, pri ktorom musíme materiály roztopiť a spojiť, aby sme dosiahli spoj, nahrádza alebo dopĺňa spájkovanie, lepenie a tlakové spájanie. Kto by pred niekoľkými rokmi povedal, že budeme lepiť kovové plechy?
To znamená, že existujú lepidlá schopné nahradiť zváranie?
Áno, sú schopné zlepiť materiály tak pevne, že to v mnohých prípadoch zodpovedá pevnosti zvarových spojov. Jedinou ich nevýhodou je, že sú dvoj- a viaczložkové a na ich vytvrdnutie potrebujeme istý čas, rádovo v minútach. No keďže výroba jednej automobilovej karosérie dnes prebehne v desiatkach sekúnd, stále sa pri nej používa zváranie a spájanie, či už tlakové, alebo spájkovanie, aj keď už v kombinácii s týmito lepidlami, ktoré zabezpečia vodotesnosť karosérie.
Jeden z vašich najdôležitejších akademických výstupov za posledné roky sa týka „predúpravy“ a úpravy dielcov pre automobil Mercedes. Môžete ho priblížiť?
Firma, ktorá zabezpečuje pre Mercedes isté komponenty, oslovila Ústav technologického a materiálového inžinierstva Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach s tým, že Mercedes jednej rady má pri nárazových testoch problémy s časťami dverí a opierkami rúk. Nesprávali sa tak, ako to konštruktér predpokladal. Pravdepodobne detailne nepoznal vlastnosti materiálu, z ktorého sa vyrábali a nakreslil ich tak, ako mu to z geometrického hľadiska vyhovovalo. Pri nárazových testoch sa však ukázalo, že sa nebezpečným spôsobom lámu, takže môžu vážne ohroziť člena posádky. Viaceré firmy v strede Európy ich odmietli, až my sme súhlasili, že sa pokúsime nájsť riešenie. Navrhli sme také úpravy tvarov kritických častí, aby pri autohavárii nespôsobovali problémy. Dodnes ich pre nich upravujeme na našom pracovisku, Katedre strojárskych technológií a materiálov Technickej univerzity v Košiciach.
Ste aj špecialistom na tenké oceľové plechy a ich vlastnosti. V knihe Ako sa vyrába dnešný svet sa možno dočítať, že sláva ocele sa spája s koncom 19. storočia, keď industrializácia vytvorila ohromné trhy s nehrdzavejúcou oceľou a ďalšími jej cenovo dostupnými novými druhmi. Používala sa nielen na výrobu strojov, ale aj v stavebníctve, kde oceľové nosníky umožnili stavbu mrakodrapov a stala sa súčasťou takzvaného vystuženého betónu. Ako je to dnes? Nevytláčajú oceľ z trhu nové materiály?
Áno, oceľ bola v tých časoch revolučným materiálom, pretože na začiatku hromadnej výroby doniesla úplne nové možnosti. Niekedy v 80. rokoch minulého storočia sa však začalo hovoriť o tom, že oceľové plechy sú nahraditeľné. Hovorilo sa tiež, že výrobu nápojových plechoviek vytlačia plasty a oceľové plechy v automobilovom priemysle nahradia neželezné kovy, napríklad hliník. No zatiaľ sa to nestalo a myslím si, že sa to tak skoro ani nestane.
Prečo?
Napríklad aj z ekologických dôvodov. Oceľová plechovka, ktorá má štandardne hrúbku 0,18 mm, v priebehu 4 – 5 rokov zoxiduje a za ďalších pár rokov z nej nezostane nič, lebo príroda si s ňou poradí. No keď vyhodíte plastovú nádobu, trvá niekoľko storočí, kým po nej nezostane stopy. Aj hrubšie oceľové plechy (cca 0,5 mm) majú stále široké využitie, napríklad tvoria jadrá statorov a rotorov v elektromotoroch všetkých domácich spotrebičov. Od ich vlastností, štruktúry aj chemického zloženia záleží, ako rýchlo sa otáča mixér a či sa neprehrieva. V automobilovom priemysle sú oceľové plechy nenahraditeľné. Pred tridsiatimi rokmi sa karosérie áut vyrábali z oceľových plechov troch až štyroch akostí, dnes z viac ako päťdesiatich. To znamená, že sa robia na mieru, podľa požiadaviek objednávateľa na plastické a pevnostné vlastnosti plechu z hľadiska tvárnenia tak, aby sa z neho dali vytvarovať napríklad blatníky alebo dvere. No tiež existujú oceľové plechy vhodné na konštrukcie strojov, na ohýbané profily pre stavebníctvo, antikorózne plechy, žiaruvzdorné plechy a pod.
Emil Spišák si obzerá spracovaný oceľový plech. Zdroj: Archív ES
Znamená to, že aj vo vylepšovaní vlastností oceľových plechov je stále možné napredovať?
Kedysi sa v automobilovom priemysle na vonkajšie diely používali oceľové plechy, ktoré mali medzu kĺzu (označuje, kedy sa začne plech deformovať) niekde na úrovni 180 – 200 MPa a pevnosť v ťahu od 300 do 400 MPa. Dnes majú medzu kĺzu 700 – 800 MPa a pevnosť v ťahu 1500 MPa. Vývoj v tejto oblasti je veľmi pozitívny a vlastnosti nových materiálov alebo kompozít (spájajú vlastnosti viacerých materiálov) v automobilovom priemysle zďaleka neprevyšujú oceľ. A z hľadiska recyklácie ju len ťažko nahradia. Oceľ sa dá najľahšie vytriediť, najjednoduchšie znovu spracovať. Napríklad z kompozitu plastu so sklenými vláknami už len veľmi ťažko oddelíte sklené vlákna. Strojárstvo ešte dlho nebude schopné fungovať bez ocele.
Pred chvíľou ste sa dotkli témy ekológie. Zameriavate sa aj na hodnotenie a dopad výrobných procesov na pracovné a životné prostredie. Čo sa dnes robí v strojárstve pre ekologickejšiu výrobu?
Vysvetlím to na jednom príklade. Ak chcem vymodelovať plech do tvaru vane na kúpanie, potrebujem na to nástroj a energiu. Ak chcem, aby bol tento proces ekologickejší, v prvom rade musím znížiť energetickú náročnosť potrebnú na spracovanie materiálu. To znamená, že buď lepšie využijem jeho plastické vlastnosti, alebo znížim negatívne vplyvy výroby, v tomto prípade trenia. Každé trenie je v podstate stratená energia, preto sa pri ňom musia používať mazivá. Tie majú ale negatívny vplyv na životné prostredie, pretože kým vaňu povrchovo upravíme, mazivo z nej treba odstrániť. Robí sa to chemickými oplachmi, pri ktorých sa znečistí voda, takže ju potom treba prečistiť. Kto chce teda vyrobiť vaňu ekologickejšie, musí robiť úkony tak, aby použil minimálne množstvo mazív, ktoré potom treba odstraňovať.
Ako sa to dá urobiť?
Úpravou povrchov trecích nástrojov a spracúvaných materiálov tak, aby mali nižšie koeficienty trenia, napríklad použitím plastovej fólie. Keď vidíte plechy z nehrdzavejúcej ocele potiahnuté fóliami, nie je to len preto, aby sa na nich nezničil leštený povrch, ale aj preto, aby sa podstatne znížilo trenie. Zhrniem to. Ekologickejší proces výroby v tomto prípade dosiahneme znížením energie na vytvorenie dielca a odstránením mazania.
Majú výrobcovia záujem o ekologickejšiu výrobu sami od seba alebo ich do nej tlačí európska legislatíva?
V ostatných rokoch o to majú veľký záujem, čo je vidno aj na interiéroch fabrík. Niekedy boli strojárske prevádzky tak veľmi špinavé, že toto odvetvie patrilo k špinavým remeslám. Dnes vyzerajú úplne inak. Samozrejme, každá optimalizácia výroby niečo stojí. Sú firmy, ktorým na nej záleží, ale väčšinu do toho tlačí legislatíva. Číňania vyrábajú lacnejšie ako my, pretože nemusia dodržiavať všetky legislatívne normy, ktoré my musíme (Čína je najväčší znečisťovateľ ovzdušia na svete – pozn. red.). To je ale len jeden aspekt nízkych cien čínskych výrobkov. Druhý spočíva v tom, že veci vyrábajú v obrovských sériách, čo im umožňuje podstatne nižšie odpisy za stroje, nástroje a prípravky. Buďme však radi, že naša legislatíva nastavuje normy tak, aby sa dopad na prírodu minimalizoval.
Donedávna väčšinu strojov obsluhovali ľudia. Vývoj však smeruje k prepájaniu strojov s inteligentnými počítačmi, k automatizácii. Pesimisti hovoria, že stroje nás napokon pripravia o prácu. Optimisti hovoria, že práce bude stále dosť, lenže bude iného druhu. Ako to vidíte vy?
Skôr optimisticky. Áno, stroje bude sčasti tvoriť mechanika a sčasti systém riadenia, ktorý v tomto zmysle nahradí tie zamestnania pri stroji, aké zastával doposiaľ. Už dnes dokážu počítače riadiť stroje aj na veľkú vzdialenosť, dokonca meniť výrobu. A budú sa stále zdokonaľovať. Stroje ale bude stále musieť niekto udržiavať a niekto pre ne bude musieť vytvárať programy.
Znamená to, že pri strojoch už nebudú potrební robotníci, ale ľudia s vyšším vzdelaním?
Áno. Kedysi stačilo k strojom ľudí zaučiť, aby vedeli, čo majú robiť, keď na stroji bliká červené tlačidlo a čo stlačiť, keď svieti zelené tlačidlo. V budúcnosti budú musieť byť pri strojoch ľudia s vyšším vzdelaním, aby hlbšie rozumeli tomu, ako fungujú. Nielen technickí údržbári a mechanici, ale aj programátori a inžinieri. Európska únia dnes hovorí o státisícoch ľudí, ktorí chýbajú v tejto oblasti, lebo zariadenia budú potrebovať ľudí, ktorí im budú dávať pokyny a budú ich „učiť“, čo majú robiť. I keď sa dnes hovorí už aj o „samoučiacich“ počítačoch, človek bude pri nich stále nezastupiteľný. Na túto tému som mal debatu s jedným študentom doktorandského štúdia. Bol toho názoru, že časom už nebudeme vytvárať nové technológie, lebo stroje si ich vyvinú sami a človeka k tomu nebudú potrebovať. Takisto by sme však mohli povedať, že nepotrebujeme učiteľov, lebo každý sa môže učiť sám. Lenže naučiť sa niečo môžeme len vtedy, keď sa máme od koho učiť. Ani stroj, nech by bol akokoľvek dokonalý, sa nedokáže učiť sám od seba. Toho študenta som sa preto opýtal: „Čo ak si stroje, aké si predstavuješ, povedia, že zlikvidujú ľudstvo?“ On mi na to odpovedal, že to pán Boh nedovolí. Myslím si, že na Boha, či už je, alebo nie je, sa v tejto otázke nemožno spoliehať. Nesmieme dopustiť, aby si stroje robili, čo chcú. My musíme ostať tými, ktorí ich budú ovládať.
