2nd Workshop on Foresight of surface properties formation leading technologies of engineering materials and biomaterials in Białka Tatrzańska, Poland 29th-0th November 2009 2 Panel nt. Produkt oraz materiał z jakiego dany produkt został wykonany zdeterminowany przez oczekiwane własności funkcjonalno-użytkowe wynikające z potrzeb klienta 2.2.P.0: Inżynieria powierzchni materiałów konstrukcyjnych niemetalowych K. Lukaszkowicz Politechnika Śląska Wyzwania stojące przed współczesną gospodarką wskazują na konieczność zmniejszania energo- i materiałochłonności jako warunek zrównoważonego wzrostu i racjonalnego gospodarowania nieodnawialnymi zasobami naturalnymi. W większości przypadków cele te można osiągnąć poprzez zastąpienie tradycyjnie stosowanych tworzyw metalicznych materiałami nowej generacji lub materiałami niemetalowymi o większej wytrzymałości właściwej lub lepszych własnościach funkcjonalnych.
Nowoczesne podejście jest skierowane na dopasowaniu materiału do konstrukcji, a nie konstrukcji do materiału. Podejście takie wymaga oparcia produkcji materiałów na wiedzy o nich, a jednocześnie wymusza elastyczne i umiejętne stosowanie skojarzenia wielu operacji technologicznych (w tym technologii uszlachetniania warstwy wierzchniej) przy ich wytwarzaniu, aby uzyskać zamierzony efekt w postaci materiału posiadającego własności niezbędne do optymalnej pracy projektowanej konstrukcji. Materiały polimerowe Materiały kompozytowe Materiały niemetalowe Materiały ceramiczne Drewno
Konstrukcyjne materiały polimerowe Materiały polimerowe stwarzają nowe, dotychczas nieistniejące możliwości rozwiązań konstrukcyjnych, obniżania kosztu i wagi wyrobu, uproszczeń technologii wytwarzania, podwyższenia trwałości i odporności na działanie czynników powodujących korozję. W elementach konstrukcyjnych wykorzystuje się przede wszystkim: niski współczynnik tarcia (elementy ślizgowe), własności zmiany energii mechanicznej na ciepło (elementy tłumiące drgania i wyciszanie hałasu), dobre własności dielektryczne (izolatory elektryczne), niskie przewodnictwo cieplne (izolacje cieplne). Zdjęcia: firma Plastem. Własności mechaniczne i termiczne wybranych konstrukcyjnych materiałów polimerowych Własności mechaniczne Własności termiczne Materiał polimerowy Gęstość, [g/cm ] Wytrzymałość na rozciąganie, [MPa] Wydłużenie przy zerwaniu, [%] Temperatura ciągłego użytkowania, [ºC] max min Współczynnik Rozszerzalności liniowej, [10-6 /K] Pojemność cieplna, [kj/(kg K)] ABS 1,0 1,06 2 1 0 7 8-0 60 100 1, (PBT+PS) 1,1 0 1 100-0 60 1, (PET+PS) 1,7 7 0 00 100-20 70 1,0 PA 66 1,1 77 8 10 00 80 120-0 80 1,7 POM 1,1 1,2 62 70 2 70 90 110-60 90 100 1,6 PC 1,2 6 67 100 10 1-100 60 70 1,17 PMMA 1,17 1,2 0 77 2 10 6 90-0 70 1,7 PPS 1, 7 200 - -
Łożyska ślizgowe z materiałów polimerowych charakteryzują się: niskimi współczynnikami tarcia, możliwością samosmarowania, niską ceną. W łożyskach tych dzięki znacznie niższemu modułowi sprężystości zachodzi korzystne wyrównanie nacisków oraz jest większa odporność na przeciążenia. Na łożyska stosuje się PA, PTFE, PW, POM, fenoplasty. Zdjęcia: firma Plastem. Koła zębate z materiałów polimerowych wykazują następujące cechy: mniejsze nadwyżki dynamiczne, bardziej równomierny rozkład obciążeń, korzystne tłumienie drgań, możliwość pracy bez smarowania, małą ścieralność, lekkość, łatwość formowania. Na koła zębate stosuje się PA, PUR, POM, PE, fenoplasty. Korzystne efekty uzyskuje się stosując materiały polimerowe na krążki linowe lub ich wykładziny, sprzęgła, koła cierne, koła pasowe, taśmy przenośników, kadłuby, karoserie. Zdjęcia: firma Plastem.
Konstrukcyjne materiały kompozytowe Największą grupę materiałów kompozytowych stanowią kompozyty konstrukcyjne. W przypadku kompozytów o osnowie polimerowej lub metalicznej oczekuje się przede wszystkim zwiększenia takich wskaźników własności, jak wytrzymałość na rozciąganie, moduł Younga, wytrzymałość zmęczeniowa, itp. W przypadku kompozytów o osnowie ceramicznej istotne jest przede wszystkim zwiększenie wytrzymałości na zginanie i odporności na pękanie. Kompozyty konstrukcyjne stanowią bardzo dużą i zróżnicową grupę materiałów złożonych. Ich wspólną cechą są wysokie wskaźniki wytrzymałościowe, które są wynikiem odpowiedniego doboru komponentów, uwzględniające wysokie wymagania stawiane nowoczesnym konstrukcjom. Tendencje kształtowania podstawowych własności konstrukcyjnych materiałów kompozytowych Podstawowe własności konstrukcyjnych materiałów kompozytowych wytrzymałość sztywność temperatura pracy gęstość ciągliwość odporność materiału na pękanie koszt Oddziaływanie na własności Coraz wyraźniej zaznacza się oczekiwanie w odniesieniu do konstrukcyjnych materiałów kompozytowych dotyczące możliwie małej gęstości, a w szczególności możliwie dużej wytrzymałości właściwej R m /γ i dużej sztywności właściwej E/γ. Kompozyty pozwalają na uzyskiwanie wyjątkowo dużych w/w wartości.
AlSi12+Al 2 O (f) AlSi12 Zdjęcia: dr inż. Marek Kremzer, praca doktorska nt. Struktura i własności materiałów kompozytowych o osnowie EN AC-AlSi12 wytwarzanych przez infiltrację ciśnieniową, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska w Gliwicach. Konstrukcyjne materiały ceramiczne W nowoczesnych konstrukcjach coraz szersze zastosowanie znajdują materiały ceramiczne, zwane konstrukcyjnymi lub strukturalnymi. Należą one do nowej generacji tzw. ceramik specjalnych, określanych również jako ceramika inżynierska, które wytwarzane są w wyniku spiekania w wysokiej temperaturze, bez udziału fazy ciekłej, bardzo czystych związków, takich jak tlenki, węgliki, azotki, które wykazują w stanie stałym postać krystaliczną bez udziału fazy szklistej oraz prawie teoretyczną gęstość. Poprzez ściśle kontrolowane procesy technologiczne, przebiegające na ogół w wysokich temperaturach i ciśnieniach, uzyskuje się materiały o nowych, nie spotykanych dotąd, cechach użytkowych.
Własności wybranych szkieł i materiałów ceramicznych Ceramika Szkło sodowe Szkło borokrzemianowe Gęstość ρ, [kg/m ] 2,8 2,2 Moduł Younga E, [GPa] 7 6 Wytrzymałość na ściskanie R c,[mpa] 1000 1200 Umowna wytrzymałość na zginanie R g, [MPa] 0 Odporność na kruche pękanie K IC, [MPa m 1/2 ] 0,7 0,8 Temperatura topnienia lub mięknięcia T t (T m ), [K] (1000) (1100) Współczynnik przewodzenia ciepła α [W/(m K)] 1 1 Współczynnik rozszerzalności cieplnej λ, [10-6 /K] 8,,0 Odporność na szok cieplny T, [K] 8 280 Al 2 O,90 80 000 00 00 22 70 8, 10 SiC,20 10 2000 200 00-110 2,6, 00 Si N,20 10 1200 00 80 217 8,2 00 ZrO 2,60 200 2000 200 00 12 28 17 8 00 Sialnony,20 00 2000 00 80-20 2,2 10 Ogólna charakterystyka zastosowań inżynierskich materiałów ceramicznych Gałąź przemysłu transport cieczy obróbka minerałów, energetyka produkcja drutów procesy cieplne spalanie wewnętrzne Rodzaje urządzeń i technologii transport i przechowywanie agresywnych cieczy transport rud, rozdrabnianie węgla, elementy instalacji ciekłych gazów elementy narażone na zużycie i do obróbki wykończającej obrabiarki elementy maszyn i oprzyrządowanie i oprzyrządowania technologiczne technologicznego odporność na naprężenia cieplne, wymiana ciepła, procesy obróbki stabilność wymiarowa w wysokiej cieplnej temperaturze elementy silników Własności odporność na korozję, erozję i ścieranie twardość, odporność na korozję, izolacyjność twardość, ciągliwość twardość, mała bezwładność, wysoki wskaźnik sztywności do masy żarowytrzymałość w wysokiej temperaturze, odporność na zużycie i korozję Zastosowanie końcówki tłoczników, łożyska silników, główki zaworów, końcówki rozpylaczy, membrany mikrofiltrów okładziny rur i cyklonów, materiały ścierne, elementy pomp, izolatory bloki ciągarek i nawijarek, przewodniki, rolki, matryce, wielokrążki łożyska, matryce do wyciskania i formowania, tłoczniki, rolki, narzędzia, elementy maszyn zwarte wymienniki ciepła, rury, elementy pieców, izolatory, rury ochronne termoelementów, zawory, głowice, wkładki przeciwzużyciowe, denka tłoków, łożyska
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) Obróbka promieniowaniem laserowoplazmowych źródeł EUV Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) Osadzanie elektrolityczme (galwaniczne) Implantacja jonów Metody modyfikacji powierzchni konstrukcyjnych materiałów niemetalowych Metoda zol-żel Natryskiwanie (cieplne, detonacyjne, naddźwiękowe) Powłoki malarskie Osadzanie laserem impulsowym (PLD) Elektroforeza Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) Metody fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) obejmują osadzanie powłok przy ciśnieniu 10 10 - Pa. Cechą charakterystyczną nanoszenia powłok metodą PVD jest odparowanie lub rozpylanie w próżni metali i stopów oraz jonizacja gazów i par metali przebiegających pod obniżonym ciśnieniem i w temperaturze od pokojowej do 600ºC, przy wykorzystaniu różnych procesów fizycznych. Ich cechą wspólną jest krystalizacja powłoki otrzymanej zazwyczaj z plazmy. Między podłożem a powłoką tworzy się warstwa przejściowa o charakterze adhezyjnym.
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) Metody chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) obejmują osadzanie powłok z udziałem reakcji chemicznych, pod ciśnieniem atmosferycznym lub obniżonym, w temperaturach 00 100ºC. Chemicznie z fazy gazowej osadza się metale, ceramiki, a także warstwy diamentowe i diamentopodobne. W ten sposób można wytwarzać powłoki z metali, które nie mogą być nanoszone elektrolitycznie, np. trudnotopliwe: wolfram, molibden, niob, tantal, cyrkon, hafn. Połączenie pomiędzy naniesioną powłoką a materiałem podłoża ma charakter dyfuzyjny. Osadzanie elektrolityczne Technologia osadzania elektrolitycznego oparta jest na procesie elektrolizy, podczas której ruch ładunków elektrycznych jest wymuszony poprzez podłączenie zewnętrznego źródła prądu do elektrod zanurzonych w ciekłym przewodniku jonowym. W elektrolicie nośnikami ładunków elektrycznych mogą być zarówno jony dodatnie (kationy) jak i ujemne (aniony). Technologia osadzania elektrolitycznego umożliwia pokrywanie powierzchni metalowych oraz z tworzyw sztucznych powłokami stopów metali celem nadania im pożądanych własności (np. antykorozyjnych, dekoracyjnych, magnetycznych, półprzewodnikowych, o podwyższonej twardości, odporności na ścieranie, itp.).
Implantacja jonów Implantacja jonów jest procesem wprowadzania do ciała stałego obcych dla tego ciała zjonizowanych atomów dowolnego rodzaju, dzięki dużej energii (od kilku do 600 kev), jakiej nabywają one w próżni w przyspieszającym i formującym jony w wiązkę w polu elektrycznym. Implantacja jonów jest szeroko stosowaną obróbka modyfikacji własności powierzchni konstrukcyjnych materiałów niemetalowych, przede wszystkim ceramiki i tworzyw sztucznych. W wyniku implantacji tworzy się warstwa wierzchnia o grubości 1 µm, integralnie związana z podłożem o własnościach innych niż podłoże. Metoda zol-żel Termin zol-żel oznacza proces chemiczny rozpoczynający się z ciekłego roztworu odpowiednich związków zwanych prekursorami, prowadzący do formowania materiałów szkłopodobnych. Technika zol-żel oferuje wiele metod syntezy nowatorskich i wysoce zaawansowanych wielofunkcyjnych materiałów i umożliwia przystosowanie ich własności do różnych zastosowań, w tym jako powłoki ochronne. Technologia zol-żel daje możliwość syntezy materiałów nieorganicznych (szklistych i ceramicznych) oraz nieorganiczno-organicznych (hybrydowych) polimerów i nanokomopozytów, które mogą być otrzymywane w postaci materiałów objętościowych, monolitów, nanocząstek lub formowane jako powłoki lub włókna.
Hydroliza Polimeryzacja Prekursory w rozpuszczalniku Powlekanie Powlekanie Żelowanie Wytrącanie Warstwa kserożelu Ogrzewanie Mokry żel Cząsteczki o jednakowych wymiarach Odparowanie Usunięcie rozpuszczalnika Powłoka Szkło, Kserożel gęsta ceramika Ogrzewanie Aerożel Ciągłe powlekanie Zol Piec Włókna ceramiczne Natryskiwanie Natryskiwanie cieplne obejmuje grupę procesów, stosowanych do nanoszenia materiału rozpylonego w stanie ciekłym lub bliskim ciekłego na przygotowane podłoże w celu utworzenia powłoki. Coraz powszechniej, jako materiał podłoża stosuje się polimery, ceramiki (np. gips, szkło, cement), drewno. Coraz większe zastosowanie znajdują metody natryskiwania detonacyjnego oraz natryskiwania naddźwiękowego HVOF (ang. high velocity oxy-fuel flamespraying) ze względu na duża prędkość i energię natryskiwanych cząstek i niższą temperaturę procesu, co skutkuje odkształceniem plastycznym natryskiwanych cząstek. Wykres: firma HVOF-Technika sp. z o.o.
Elektroforeza Elektroforetyczne wytwarzanie powłok jest procesem zbliżonym do malowania zanurzeniowego, z tą różnicą, że farba osadza się na malowanym przedmiocie pod wpływem pola elektrycznego. Elektroforetycznie nakłada się zwykle powłoki jednowarstwowe o grubości 1 µm. W przypadku stosowania gruntów przewodzących prąd można elektroforetycznie nakładać powłoki dwuwarstwowe o grubości 0 µm. Osadzanie laserem impulsowym (LPD) Spośród wielu technologii nanoszenia warstw powierzchniowych na konstrukcyjnych materiałach niemetalowych, ważne miejsce zajmują metody wykorzystujące wiązkę fotonów w postaci koherentnego promieniowania laserowego o ściśle określonej długości fali. Osadzanie powłok przy wykorzystaniu ablacji laserowej można traktować jako jedną z odmian osadzania par metali lub niemetali metodami fizycznymi w próżni. Do odparowania materiału wykorzystuje się metodę ablacji laserowej, która w nomenklaturze międzynarodowej nosi nazwę PLD (ang. Pulsed Laser Deposition). Zdjęcia: S. Kąc, Ł. Cieniek, Inżynieria Materiałowa 6 (2008) 68-71.
Obróbka polimerów promieniowaniem laserowo-plazmowych źródeł EUV Technologia mikro- i nanoobróbki polimerów organicznych wykorzystuje efekt ablacji materiału promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali w przedziale od kilku do kilkudziesięciu nanometrów. Mikroobróbka polimerów z wykorzystaniem promieniowania EUV jest stosowana do wytwarzania mikroukładów wchodzących w skład różnego rodzaju urządzeń mechanicznych, elektromechanicznych oraz optyczno-elektromechanicznych. Zdjęcia: H. Fiedorowicz, A. Bartnik, R. Jarocki, L. Juha, J. Kostecki, R. Rakowski, M. Szczurek, Proceedings of the Symposium on Photonics Technologies for 7th Framework Program, Wroclaw 2006. A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, A. Szczurek, M. Szczurek, Applied Physics B 96 (2009) 727-70. Główne trendy i kierunki rozwojowe Technologia fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD): wytwarzanie powłok o strukturze nanokompozytowej; technologia MOPVD; stosowanie technologii hybrydowych. Technologia chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD): obniżenie temperatury procesu; technologia MOCVD. Technologia osadzania elektrolitycznego: osadzanie metali za pomocą prądów modulowanych (pulsacyjnych); stosowanie technologii hybrydowych.
Główne trendy i kierunki rozwojowe Technologia implantacji jonów: implantacja jonów wtórnych (secondary ion implantation); metoda mieszania jonowego (ion beam mixing). Technologia zol-żel: wytwarzanie powłok przeciwzużyciowych i optycznych. Technologia natryskiwanie cieplnego: dalszy rozwój technologii natryskiwanie detonacyjnego i naddźwiękowego. Technologia osadzania laserem impulsowym: stosowanie technologii hybrydowych. Dane statystyczne Liczba zgłoszonych i przyznanych projektów badawczych (własnych, promotorskich i habilitacyjnych) Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w dziedzinie N07 i N08 w obszarze metod kształtowania struktury i własności powierzchni wyrobów z materiałów niemetalowych w poszczególnych konkursach (wg OPI). Nr konkursu 8 7 6 Liczba wszystkich zgłoszonych projektów w danym konkursie 0 29 290 2 19 286 Liczba zgłoszonych projektów w analizowanym obszarze 22 17 16 8 10 8 Liczba przyznanych projektów w analizowanym obszarze?? 6 2 2
Określenie fazy cyklu życia technologii Bazowe - bardzo szeroko stosowane; powszechnie dostępne; o małej bądź słabnącej wartości konkurencyjnej, powoli wychodzące z użycia; Kluczowe - podstawa konkurencyjności wyrobów; mistrzowskie ich opanowanie jest kluczowym czynnikiem sukcesu firmy; perspektywa użytkowania 10 lat; Eksperymentalne - technologie o niewielkim zastosowaniu, będące w fazie testów/ konstruowania instalacji prototypowych; rokujące, że w przyszłości staną się technologiami kluczowymi; bardzo silnie chronione przed konkurencją; Embrionalne - technologie będące na etapie badawczo-rozwojowym; nie istnieją jeszcze ich instalacje prototypowe; prowadzone są prace nad opracowaniem i wdrożeniem prototypów; bardzo silnie chronione przed konkurencją. Określenie fazy cyklu życia technologii Ewolucja technologii strategia działania technologie badać i rozwijać inwestować selektywnie Implantacja jonów PLD rozwijać i systematycznie kontrolować stopniowo redukować Natr yskiwa nie Osadzanie elektrolityczne CVD Powłoki malarskie Elektroforeza Promieniowanie EUV Metoda zol-żel PVD Metalizacja próżniowa embrionalne eksperymentalne kluczowe bazowe Narodziny Rozwój Dojrzałość Schyłek Czas
Średnia ocena Ocena technologii kluczowych Technologie kluczowe Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) Natryskiwanie detonacyjne Implantacja jonów Metoda zol-żel Osadzanie laserem impulsowym (PLD) Obróbka polimerów promieniowaniem laserowo-plazmowych źródeł EUV Atrakcyjność ekonomiczna 1 2 2 Atrakcyjność Atrakcyjność społeczna Kryterium główne Kryterium szczegółowe Atrakcyjność ekologiczna 2 Potencjał kreacyjny 2 2 Potencjał Potencjał aplikacyjny 1 Potencjał badawczorozwojowy Średnia ocena,2,0,2 2,,,7, Ranking technologii według parametrów atrakcyjność i potencjał Atrakcyjność 2 Natryskiwanie detonacyjne Implantacja jonów CVD PVD EUV PLD Metoda zol-żel 1 0 0 1 2 Potencjał
Analiza SWOT S Strenghts Czynniki pozytywne (silne strony, atuty) Czynniki wewnętrzne (zasoby technologii) W Weaknesses Czynniki negatywne (wady, słabości, słabe strony) Czynniki wewnętrzne (zasoby technologii) O Oppurtunities Czynniki pozytywne (okazje, możliwości, szanse) Czynniki zewnętrzne (otoczenie) T Threats Czynniki negatywne (trudności, zagrożenia) Czynniki zewnętrzne (otoczenie) Punktowa analiza SWOT dla technologii PVD Lp. Mocne strony Siła wpływu Ocena Ocena ważona Technologia PVD pozwala otrzymywać warstwy ceramiczne, metaliczne, związków międzymetalicznych, S1 pierwiastków niemetalicznych (węglowych, grafitowych, diamentowych, krzemowych) 7 0,7 Powłoki w procesie PVD mogą być wytwarzane na podłożach różnego typu metale, ceramika, szkło, S2 materiały polimerowe 6 0,9 S Pary metali i związków osadzane mogą być na zimnym lub podgrzanym do 200 00 C podłożu 0,2 8 2,0 Zależnie od składu chemicznego i budowy, uzyskiwane materiały charakteryzuje szerokie spektrum S własności, zapewniających zastosowanie w zaawansowanych technologiach 0, Możliwość otrzymywania materiałów zawierających w swym składzie pierwiastki z różnych grup układu S okresowego 6 0,6 Projektowanie materiałów o określonych własnościach użytkowych, adekwatnie do oczekiwań odbiorców S produktu 0,0 6 0, Możliwość uzyskania warstw monokrystalicznych, polikrystalicznych, amorficznych o dobrej adhezji do S7 podłoży metalicznych, ceramicznych i polimerowych 0,0 7 0, S8 Metoda nie stanowi zagrożenia dla środowiska 8 0,8 Technologie PVD pozwalają wytwarzać powłoki funkcyjne typu gradientowego, wielowarstwowego i S9 kompozytowego 8 0,8 Stosowanie, jako substratów czystych metali i gazów zamiast ich złożonych, drogich i często S10 toksycznych związków chemicznych 7 0,7 1 7,6
Punktowa analiza SWOT dla technologii PVD Lp. Słabe strony W1 W odróżnieniu od innych metod (np. CVD) w celu otrzymania warstwy o żądanej grubości potrzebny jest dłuższy czas osadzania W2 Słaba przyczepność warstw do materiału podłoża w wyniku braku chemicznej natury wiązań na granicy rozdziału warstwa-podłoże (połączenia ma charakter adhezyjny, nie dyfuzyjny) W Brak możliwości uzyskiwania warstw jednorodnych co do grubości, składu i struktury na powierzchniach o złożonej geometrii W Charakteryzuje się mniejszą efektywnością w porównaniu z metodami CVD W Nie nadaje się do modyfikacji powierzchni wyrobów o dużych gabarytach W6 Należy unikać bezkrytycznego przenoszenia warunków technologicznych z innych rozwiązań aparaturowych W7 Należy unikać braku ścisłej kontroli parametru procesu W8 W przypadku MO PVD zbyt mała precyzja dozowania związku metaloorganicznego w przestrzeń próżni i ograniczenie do wytwarzania powłok węglikowych i węgloazotkowych W9 Konieczność starannego przygotowania materiału podłoża ze względu na słabą adhezję W10 Konieczność stosowania substratów o dużej czystości Siła wpływu 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 1 Ocena 9 8 6 7 6 Ocena ważona 0,2 1,8 1,2 0,2 0,6 0,7 0,2 0, 0,7 0, 6, Punktowa analiza SWOT dla technologii PVD Lp. O1 Szanse Odbiorcy to nowoczesny przemysł zaawansowanych technologii, wykorzystujący wysokiej czystości materiały wielofunkcyjne o żądanych własnościach O2 Poszukiwanie rozwiązań umożliwiających osadzanie warstw na dużych powierzchniach O Badania nad doborem prekursorów metaloorganicznych (MO PVD) O Modelowanie warstw pod kątem ich zastosowań w odnawialnych źródłach energii (ogniwa słoneczne) o wysokiej wydajności i obniżonych kosztach produkcji Otrzymywanie funkcjonalnych materiałów nowego typu (w tym gradientowych i O kompozytów) o atrakcyjnych własnościach; elektrycznych, optoelektronicznych, optycznych, mechanicznych, chemicznych O6 Poprawa własności powierzchni i zwiększenie czasu eksploatacji materiałów już stosowanych O7 Możliwość zastępowania droższych materiałów podłoża tańszymi wskutek znaczącej poprawy warstwy wierzchniej O8 Wydłużenie pracy elementów pracujących pod obciążeniami mechanicznymi O9 Wydłużenie pracy elementów narażonych na działanie agresywnych czynników zewnętrznych (chemicznych, promieniowanie UV) O10 Zwiększenie niezawodności urządzeń Siła wpływu 0,0 0,0 Ocena 8 7 6 7 7 7 7 7 7 Ocena ważona 1,2 0,7 0,2 0, 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 1 7,0
Punktowa analiza SWOT dla technologii PVD Lp. Zagrożenia Siła wpływu Ocena Ocena ważona T1 Aktualnie niskie nakłady na naukę 0, T2 Brak możliwości kontynuowania prac badawczych i rozwojowych 6 0,6 T Brak sprzężenia pomiędzy potrzebami przemysłu a ośrodkami badawczymi 8 1,2 T Zbyt małe rozpowszechnienie wiedzy na temat danej technologii 0,0 0,2 T Małe zainteresowanie nowatorskimi technologiami przez przemysł, a w szczególności małe i średnie przedsiębiorstwa 7 1,0 T6 Wysokie koszty inwestycyjne 8 1,2 T7 Brak instytucji badawczo-rozwojowych przygotowujących do wdrożenia zaawansowane prace w skali laboratoryjnej 0,0 0,2 T8 Rozwój zaawansowanych technologii może być zahamowany przez powstającą lukę pokoleniową wywołaną niskimi wynagrodzeniami pracowników nauki 0,0 0,2 T9 Wysoka konkurencyjność rynku USA, Japonii i europejskiego dla rynku krajowego 6 0,6 T10 Technologie konkurencyjne: metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD), metoda zol-żel, implantacja jonowa 7 0,7 1 6, Zbiorcze zestawienie ocen ważonych poszczególnych grup czynników Grupy czynników Silne strony Słabe strony Szanse Zagrożenia Łączna ocena ważona analizy SWOT dla technologii PVD 7,6 6, 7,00 6, Grupy czynników Silne strony Słabe strony Szanse Zagrożenia Łączna ocena ważona analizy SWOT dla technologii CVD 7,20 6,0 7,0 6,6
Zbiorcze zestawienie ocen ważonych poszczególnych grup czynników Grupy czynników Silne strony Słabe strony Szanse Zagrożenia Łączna ocena ważona analizy SWOT dla technologii osadzania laserem impulsowym (PLD) 6,9 6, 7, 6, Grupy czynników Silne strony Słabe strony Szanse Zagrożenia Łączna ocena ważona analizy SWOT dla technologii obróbki polimerów promieniowaniem laserowo-plazmowych źródeł EUV 6,70 6,8 6,90 6,0 Zbiorcze zestawienie ocen ważonych poszczególnych grup czynników Grupy czynników Silne strony Słabe strony Szanse Zagrożenia Łączna ocena ważona analizy SWOT dla technologii osadzania powłok metodą zol-żel 7,0 7, 7,20 6,90 Grupy czynników Silne strony Słabe strony Szanse Zagrożenia Łączna ocena ważona analizy SWOT dla technologii natryskiwania detonacyjnego 7,0 7,00 7,20 6,9
Modelowe sytuacje strategiczne Szanse Zagrożenia Mocne strony Strategia agresywna MAXI-MAXI Zalecenia: Silna ekspansja i zdywersyfikowany rozwój Strategia konserwatywna MAXI-MINI Zalecenia: Przezwyciężanie zagrożeń z wykorzystaniem dużego potencjału wewnętrznego Słabe strony Strategia konkurencyjna MINI-MAXI Zalecenia: Wykorzystywanie nadążających się szans przy niwelowaniu słabości wewnętrznych Strategia defensywna MINI-MINI Zalecenia: Podjecie starań o przetrwanie, ewentualnie szukanie dróg łagodnego wycofania się Wstępny wybór strategii postępowania dla analizowanych technologii dla technologii fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) strategia agresywna MAXI-MAXI, zalecenia: silna ekspansja i zdywersyfikowany rozwój; dla technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) strategia agresywna MAXI-MAXI, zalecenia: silna ekspansja i zdywersyfikowany rozwój; dla technologii osadzania laserem impulsowym (PLD) - strategia agresywna MAXI- MAXI, zalecenia: silna ekspansja i zdywersyfikowany rozwój; dla technologii obróbki polimerów promieniowaniem laserowo-plazmowym źródeł EUV - strategia konkurencyjna MINI-MAXI, zalecenia: wykorzystywanie nadążających się szans przy niwelowaniu słabości wewnętrznych; dla technologii osadzania powłok metodą zol-żel - strategia konkurencyjna MINI-MAXI, zalecenia: wykorzystywanie nadążających się szans przy niwelowaniu słabości wewnętrznych; dla technologii natryskiwania detonacyjnego - strategia agresywna MAXI-MAXI, zalecenia: silna ekspansja i zdywersyfikowany rozwój.