Mít nápady, tvůrčí myšlenky a díky nim se držet na samé špičce v high tech oboru. Prodávat do světa nápady a nikoli levnou pracovní sílu. To je ta správná cesta vzhůru, po které se vydal Compotech.
Když dva mladí studenti pražské techniky vymýšleli stroj, který jim bude z karbonových vláken navíjet žerdě na pádla na divokou vodu, ještě netušili, že se vydali na cestu, která je dovede až na samý vrchol, až k práci pro týmy, které se utkávají o Americký pohár. Studenti ze Sušice se jmenovali Ondřej Uher a Vít Šprdlík. V roce 1995 tato dvojice založila firmu Compotech, která se nastěhovala do druhého patra jedné z vybydlených hal bývalé sirkárny v Sušici. Do výrobny high tech karbonových profilů se tehdy chodilo po schodišti, které připomínalo cestu do sqautu. Inženýři Boeingu svého času žalostné podmínky nevydýchali a nenašli odvahu mladé firmě přidělit nějaké zakázky.
Dnes již vše vypadá jinak. CompoTech má novou výrobní a vývojovou halu na dohled od řeky Otavy a nikdo se nemusí obávat původního schodiště hrůzy, které nebudilo dobrý dojem. Ve vysoké výrobní hale budou zanedlouho instalovány nové vertikální stroje na navíjení karbonových profilů, které budou schopny vyrábět díly o délce až 12 metrů, tedy maximálního rozměru klasických přepravních kontejnerů.
O CompoTechu, karbonu, vývoji a trendech jsme si povídali v nové výrobní hale s Ondrou Uhrem, jedním ze zakladatelů firmy.
Co je to karbon
Karbon je dnes moderním materiálem. Slyšíme, že se používá na nových letadlech, ve formulích, na nejlepších závodních lodích. Co to ale vlastně karbon je a jak vzniká? O tom většinou nemáme ani potuchy.
Karbon, respektive uhlíková vlákna můžeme rozdělit na dvě základní kategorie. Jedno jsou vlákna uhlíková a druhé vlákna, kterým by se správně mělo říkat grafitová. V lodním průmyslu i jinde se dnes většinou používají vlákna uhlíková. Vyrábějí se řízeným spálením bílého vlákna prekurzoru. Prekurzor je vyroben z materiálu PAN (polyakrylonitrilové vlákno), který najdeme například v airbagu v automobilech. Základní surovinou je ropa. Uhlíková vlákna mají vysoký modul pevnosti, modul pružnosti však příliš vysoký není.
Dále jsou zde vlákna grafitová. Jejich pevnost není tak vysoká, jako u vláken uhlíkových, ale jsou mimořádně tuhá. Modul pružnosti je u nich až 960 GPa, u oceli je to jen kolem 210 GPa u diamantu, který je maximem, je to 1000 GPa. Jde tedy o mimořádně tuhá vlákna. Dnes je najdeme jen u několika nejlepších stěžňů na světě. Ty jsou pak nesrovnatelně tužší, než klasické karbonové stěžně. My jsme největším zpracovatelem grafitových vláken u nás, používáme je především při výrobě nosníků strojů. Vyrábějí se z dehtu, který je odpadem při výrobě oceli ve vysokých pecích.
Mluvíme zde o pevnosti a tuhosti. Co to však představuje?
Pevnost si asi každý představí správně. Vlákno zatěžuji a čekám, kdy praskne. Pak je zde ale ještě modul pružnosti, který má na svědomí tuhost. Jde vlastně o to, nakolik se vlákno může protáhnout. Čím je vyšší modul pružnosti, tím méně se vlákno natahuje, tím je tužší. Stěžeň vyrobený z vláken o vysokém modulu pružnosti, je tužší, méně se ohýbá, nedochází tam k průtahu vláken.
Na stěžních se používají vlákna uhlíková, objevují se na nich i vlákna grafitová?
Jen málo. Je to ale dáno především pravidly, která se snaží jejich použití omezovat ze dvou důvodů. První důvod je finanční a druhý bezpečnostní. Oblast grafitových vláken není tak dobře prozkoumána. Mnozí se bojí s nimi pracovat, my v nich však vidíme budoucnost. Technologii výroby ovládáme. Nedávno se například zjistilo, že vynikající Ben Ainslie, nejlepší závodník na Finnu posledních let, má ve vrcholu stěžně použita grafitová vlákna. Díky tomu je vrchol stěžně tužší, má vyšší frekvenci a je výkonnější. Pochlubila se s tím firma, která na jeho stěžeň grafitová vlákna dodávala.
Jak energeticky náročná je výroba karbonu?
Moc se o tom zatím nemluví, ale čísla jsou jasná. K výrobě 1 tuny karbonového vlákna, která objemově odpovídá 4 tunám oceli, je zapotřebí jen 1/10 energie, potřebné pro výrobu tuny oceli.
Dobrý nápad na začátku
Jak jste se vlastně k výrobě karbonových profilů dostali?
V roce 1994 jsme s Vítkem Šprdlíkem studovali v Praze na technice. Jezdili jsme divokou vodu, byli jsme v reprezentaci. Vláďa Galuška (Galasport) tehdy začal vyrábět pádla na divokou vodu. Dnes je nejlepším výrobcem lodí na divokou vodu na světě, většina lodí na olympiádě pochází od něj. My jsme potřebovali kvalitní žerdě a rozhodli jsme se, že jsme skoro inženýři a že na výrobu žerdí vyrobíme stroj. Mělo nám to zabrat 2 měsíce, nakonec jsme ale na tom pracovali rok. V garáži vznikl stroj, který dokázal navinout karbonovou trubku. Ten jsme ukázali profesoru Ružičkovi. Řekl nám, že stroj mu něco připomíná, že jde o technologii navíjení a my zjistili, že jde o technologii, která již v určité obměně existuje.
Vymysleli jste tedy stroj již vymyšlený?
Tak docela ne. Díky tomu, že jsme do celé věci šli s čistými hlavami, tedy nezatížení znalostmi jiných, šli jsme do toho odlišně a vymysleli jsme technologii, která umožňuje používání vláken podélných, tedy technologii ojedinělou. Do dnešních dnů tuto technologii zdokonalujeme a dále rozvíjíme.
Jak docílíte toho, aby vlastnosti profilů splňovali na ně kladené požadavky?
Součástí stroje je i vlastní řídící software a později jsme vyvinuli i software na navrhování profilů a jejich složení. V tom je také naše hlavní know-how. Požadované parametry zadáme do programu a ten nám optimalizuje profil a jeho stavbu. Výstupem jsou parametry podle kterých profil přesně vyrobíme. Zakázníkum jsme schopni garantovat , že ty vlastnosti co napočítáme (tuhost pevnost, vlastní frekvence), výrobek pak skutečně má.
Na vrcholu v jachtingu
Vaše činnost se spíše než na hromadnou výrobu soustředí na vývoj. Platí to i v jachtingu?
Ne tak docela v průmyslu, ale především v jachtingu. Ekonomicky nejvýhodnější je pracovat pro Americas Cup Můžu to jednoduše vysvětlit. Pracovali jsme pro různé týmy v Americkém poháru, vyvíjeli jsme řešení, na která už týmy neměly vlastní síly. Pokud se vám podaří vymyslet řešení, které ušetří kilogram hmotnosti na úrovni paluby, cena je 10 000 EUR. Stejný kilogram na vrcholu stěžně však již stojí 100 000 EUR.
V jachtingu dnes spolupracujete s North Marine Group. Jak spolupráce vypadá?
To je náš velký úspěch posledních let. North Marine Group je největším výrobcem takeláží na světě. Do firmy patří výrobce plachet North Sails a výrobce stěžňů Southern Spars. S NMG jsme uzavřeli licenční smlouvu, která předpokládá využívání naší technologie. Postavili jsme kopie našich strojů a dodali je. Dále pro ně zajišťujeme vývoj a výrobu prototypů. Zpočátku, když ještě nestíhali výrobu, jsme pro ně i vyráběli, například stěžně na M34, nové lodě na Tour de France de la Voile, jsou naším dílem.
S kým dále v oblasti jachtingu spolupracujete?
Dnes máme pouze dva přímé zákazníky, pro které zajišťujeme sériovou výrobu. Tím prvním je slovinský Seascape a druhým Devotti Sailing, vyrábíme stěžně na Devotti One. Dále spolupracujeme s loděnicemi Shipman, Decision a mnoha dalšími.
Používá se při výrobě stěžňů sendvičová konstrukce?
Ano, sendvič se používá, ale pouze tam, kde hrozí ztráta stability stěny, to znamená například u větších wingmastů, například na Banque Populaire V.
Budou křídla cestou vpřed?
V posledním Americas Cupu jsme mohli sledovat krok směrem ke křídlům místo plachet. Jak tento vývoj sledujete?
Sami vidíme v křídlech velkou budoucnost. Pracujeme na vlastním vývoji, ten však zatím nemůžeme zveřejnit. Také zde úzce spolupracujeme s North Marine Group. Křídla firmu mohou připravit o ohromné příjmy z Americas Cupu, kam dodávala své plachty 3DL. To byl obrovský byznys, plachty se stále měnily. Nyní se snaží vytvořit standardní řešení křídla, které by mohla dodávat chudším týmům, které nebudou mít na vlastní vývoj.
V čem jsou hlavní klady křídla?
Je to především jeho výkon a jednoduché ovládání. Díky katamaránům AC45 jezdí na těchto lodích stále více závodníků. Říkají, že je až neuvěřitelné, jak snadná je práce s křídlem, jak malé jsou síly, jaká je akcelerace. Katamarany se pohybují, jako by byly poháněny motorem. Na druhou stranu, když se křídlo vypustí, jeho odpor je téměř nulový. U klasické plachty tomu tak není. Pokud v silném větru vypustíte plachty, jachta stejně zůstane v náklonu. U křídla ne. Odpor je jen desetinový.
Směřují křídla na turistické lodě?
Asi do budoucna směřují, ale je problematické, jak křídla skladovat. Možnosti jsou v současné chvíli dvě. Jedna počítá s tím, že lodě s křídly budou stát na kotevní bóji a budou se otáčet. Křídlo má pak minimální odpor a loď je připravena okamžitě vyplout. Druhou možností je, že se křídla budou sundávat, skladovat v hale a loď si pro své křídlo při vyplouvání přijede pod jeřáb.
To ale neřeší problém bouřlivého počasí na moři?
Tady se zatím uvažuje o tom, že křídlo by nebylo nutné stahovat, stačilo by ho vypustit, aby ztratilo výkon. Ale pracuje se i na možnostech zmenšování křídel.
Ojedinělá technologie
Vaše technologie navíjení je velmi úspěšná. Čím to je?
Při výrobě stěžňů a dalších profilů je ideální, pokud je 80 % vláken v podélném směru. Naše technologie umožňuje jakýkoli poměr ve směru vláken. Vlákna příčná pouze konsolidují profil. V tom je naše síla.
Jak přesně jsou profily navíjeny?
Používáme mokrou technologii. Suchá karbonová vlákna procházejí lázní pryskyřice a jsou navíjeny na trn. Na závěr je celek uzavřen příčnými vlákny, která jsou navíjena v silném tahu. Tím se profil uzavře a tlakem dojde k minimalizaci množství pryskyřice v profilu.
Jsou i jiné možnosti?
Jinou možností je výroba profilu z prepregu, tedy z vlákna, které je dopředu nasyceno pryskyřicí. Do nedávné doby platilo, že výroba profilů z prepregu, byla kvalitnější. Pryskyřice v prepregu byla houževnatější. Dříve nebylo možné použít při naší technologii stejně houževnatou pryskyřici. Dnes je to však již jinak. Používáme pryskyřici s nanočásticemi. Ty dokážou vzájemně jednotlivé vrstvy provázat, zvýšit dále pevnost. Houževnatost našich výrobků dokazuje 300 kusu stěžňů pro Devoti a Seascape. Žádný se nezlomil. S novými nanočásticemi předčila naše mokrá technologie prepreg. Donedávna se v letectví používal jenom prepreg, dnes už je tomu jinak. Na novém Airbusu je například stanoveno, že 80 % dílů musí být vyrobeno jinak než v autoklávu, tedy jinak než z prepregu.
Je rozdíl mezi stěžni, které vyrábí největší konkurenti Hall Spars a Southern Spars?
Southern Spars dříve nemělo technologii navíjení profilů. Profily se dělaly ze dvou polovin, které se nakonec slepily. Do dnešních dnů jsou takto dělány stěžně na megajachty. Hall Spars vyrábí stěžně navíjením z prepregu, tedy podobně jako my, ale v podstatě ručně. Až s námi se k Southern Spars dostala technologie navíjení.
Jak dlouho trvá od zadání parametrů profilu až po jeho výrobu?
Můžeme být velmi rychlí. Používáme technologii Rapid Tool, která nám umožňuje v extrémním případě pomocí CNC strojů mít za 24 hodin připravený trn na navíjení. Pokud nám designér dodá požadované vlastnosti profilu, použijeme náš program na jeho navržení a optimalizaci složení. Následuje trn a můžeme navíjet. Teoreticky je možné mít profil hotový do 3 dnů. U jiných technologií je například nutné měsíc nebo dva dělat kopyta.
Nafukovací lodě
Jakým směrem se dnes vydává vývoj ve světě závodních plachetnic?
Asi pro mne nejzajímavější v této oblasti je vývoj nafukovacích –přetlakových technologií, jak tomu můžeme říkat. My sami v této oblasti vyvíjíme náš technologický demonstrátor Baby Predator. Zatím ještě plováky vypadají jako obyčejné nafouknuté měchy, ale v budoucnu počítáme s tím, že budou mít v podstatě stejný tvar, jako
laminátové lodě.
Asi přesně nerozumím tomu, co myslíte nafukovacími loděmi a jak by mohly mít tvar klasické lodě?
Není to tak složité. U dnešních nafukovacích člunů není jejich tvarová nestálost daná malým tlakem v plovácích, ale pružným materiálem, ze kterého jsou vyrobeny. Pokud použijeme karbon, budou tuhé, jako klasické lodě. Ostatně pokud se podíváme na katamarán Alinghi 5, na kterém se jel poslední Americas Cup, tak určité část lodi byly nafouknuté - přetlakované.
Opět se obávám, že správně nerozumím?
Podívej se, u karbonu jsou problémy se stabilitou stěny. I tenká karbonová stěna má potřebné pevnosti, ale stěna se může provalit. Proto se používá sendvič. Stejně je ale možné, vnitřní část napustit natlakovaným vzduchem, který stabilitu stěny zajistí.
Jak je to ve vzájemném cenovém srovnání mezi karbonem a hliníkem? Například u stěžňů?
Karbon je stále výrazně dražší. Cenu tvoří trh a to je třeba si uvědomit. Na druhou stranu my jsme se třeba rozhodli, být tvůrcem ceny na úrovni jachet, jako je Seascape 18. Pro Seascape jsme vytvořili stěžeň, který je vyráběn v sériích a jehož cena je minimálně srovnatelná s cenou hliníkového. Můžeme tedy říci, že je možné se dostat ve speciálních projektech na podobné ceny, pokud se s tím počítá od fáze designérské.
A co hmotnost produktů vyráběných z uhlíku a z hliníku?
Můžeme se podívat i na srovnání s ocelí. Stejný výrobek vyrobený z oceli bude 4x těžší, než karbonový, hmotnost hliníkového bude proti karbonu dvojnásobná.
Které průmyslové odvětví spotřebuje nejvíce karbonu?
Dříve to bylo tak, že nejvíce karbonu se spotřebovalo v letectví, následovala obrana, průmysl a sport. Dnes jde nahoru průmysl, který již předstihl obranu a možná i letectví. V průmyslu je nejvíce karbonu ve větrných elektrárnách.
Pracujete i nyní na zakázkách pro Americas Cup?
Vyvíjíme novou technologii jež najde uplatnění v rámci skupiny NMG. Detailnější však budeme moci být až za rok za dva. To si budeme moci o našich řešeních
popovídat.
Článek byl použit v časopisu Yachting Revue.
