Proč jeden kov praskne a druhý vydrží? Tohle řeší materiálový inženýr

Proč je křídlo letadla z určitého materiálu? Proč se součástka v motoru neroztaví? A proč jeden plast vydrží roky, zatímco jiný se rychle opotřebuje? Za odpověďmi na podobné otázky stojí materiáloví inženýři.

Možná jsi o této profesi ještě neslyšel. Přitom materiály jsou úplně všude – v autech, letadlech, mobilech, sportovním vybavení, stavebnictví, energetice i zdravotnictví. Materiálový inženýr zkoumá, jak se materiály chovají, proč mají určité vlastnosti a jak vybrat nebo vyvinout takový materiál, který bude pro konkrétní výrobek nejlepší. A někdy řeší otázku, která zní jednoduše: Proč to prasklo?

Co materiálový inženýr vlastně dělá?

Představ si součástku, která má být součástí auta. Musí být pevná, ale zároveň lehká. Musí vydržet vibrace, teplo, tlak i dlouhé používání.

Materiálový inženýr pomáhá rozhodnout o tom, z čeho ji vyrobit a jak materiál zpracovat, aby požadované vlastnosti opravdu měl. Může pracovat s kovy a jejich slitinami, plasty, pryží, keramikou, sklem nebo kompozity. Studuje jejich strukturu, vlastnosti a také to, jak se mění při opracování nebo dlouhodobém používání.

Laboratoř, ale také továrna

Představa vědce v bílém plášti není úplně mimo. Materiálový inženýr může pracovat v laboratoři a pomocí speciálních přístrojů zkoumat vzorky materiálů.

Může například testovat pevnost, tvrdost, odolnost nebo chování materiálu při různém zatížení. Zajímá ho také jeho vnitřní struktura a to, proč se materiál začne deformovat nebo praskat.

Jenže laboratoř není jediné místo, kde ho najdeš. Materiálový inženýr může být přímo ve výrobní firmě, kde řeší, jak materiál správně vyrobit, zpracovat nebo použít. Vysoké učení technické (VUT) v Brně například uvádí uplatnění absolventů ve zkušebnách materiálů, analytických laboratořích, průmyslu i v týmech zaměřených na inovace.

VIDEO: Tihle lidé drží svět pohromadě!

Co když součástka praskne?

Tohle je jedna z nejzajímavějších částí profese. Když praskne součástka v autě, stroji nebo výrobní lince, materiálový inženýr může hledat odpověď na otázku, proč k tomu došlo.

Byl materiál příliš křehký? Byl špatně tepelně zpracovaný? Obsahoval nějakou vadu? Působil na něj příliš velký tlak nebo teplota? Nebo byla chyba už ve výrobním procesu?

Pomocí laboratorních zkoušek a analýzy struktury materiálu může materiálový inženýr hledat příčinu poškození a navrhnout, jak podobnému problému příště zabránit. Jeho práce tak trochu připomíná práci technického detektiva!

Od auta až po vesmír

Materiálový inženýr nemusí celý život pracovat jen s jedním materiálem. Materiálové inženýrství zahrnuje kovové materiály a slitiny, polymery, keramiku, sklo, kompozity nebo materiály pro elektrotechniku. A každý z nich se hodí na něco jiného.

Lehký a pevný materiál může být důležitý pro letadlo. Materiál odolný vysokým teplotám potřebuje energetika. Speciální materiály najdeme v elektronice nebo zdravotnických pomůckách.

V některých případech se dokonce vyvíjejí materiály, které mají zvládnout podmínky, ve kterých běžné materiály nestačí. Na VUT se například studenti v rámci materiálového inženýrství zabývají i pokročilými slitinami a materiály pro náročné technické aplikace.

Proč jsou materiály důležité i pro budoucnost?

Nestačí vyrobit něco, co vydrží. Stále důležitější je také to, kolik materiálu a energie výroba spotřebuje, jak dlouho výrobek vydrží a co s ním bude po skončení jeho životnosti.

Materiálový inženýr proto může řešit například lehčí konstrukce, nové kompozity, odolnější materiály nebo způsoby, jak vlastnosti materiálů zlepšit.

Právě propojení materiálů s ekologií, energetikou, medicínou a moderní výrobou dělá z oboru mnohem širší oblast, než by se podle názvu mohlo zdát.

Co musíš umět?

Pokud tě baví fyzika, chemie a technika a často přemýšlíš nad tím, proč věci fungují tak, jak fungují, může být materiálové inženýrství zajímavá cesta.

Počítej ale s matematikou a dalšími náročnými vědami. Například bakalářský program na VUT zahrnuje v prvním ročníku matematiku, chemii, fyziku, informatiku, základy konstruování a nauku o materiálech.

Pokud už teď přemýšlíš o vysoké škole, může být výhodou zvolit si na střední technický obor se zaměřením na strojírenství, materiály, chemii nebo elektrotechniku. Dobrou přípravou může být například obor Strojírenství, případně Aplikovaná chemie nebo jiný technicky či přírodovědně zaměřený obor. Důležitý je hlavně dobrý základ v matematice, fyzice a chemii.

Nemusíš ale mít vystudovanou konkrétní střední školu, abys mohl materiálové inženýrství studovat. Pokud tě obor začne zajímat až později, cesta k němu vede i z jiných maturitních oborů.

Kde se dá studovat?

Jednou z možností je VUT v Brně, kde je bakalářské Materiálové inženýrství standardně tříleté prezenční studium. Navazuje na něj dvouletý magisterský program.

Další možností je VŠB–Technická univerzita Ostrava. Tam se studenti věnují kovům, polymerům, keramice i kompozitním materiálům, jejich výrobě, zpracování a testování. Součástí studia je také možnost zapojit se do řešení průmyslových problémů nebo absolvovat zahraniční stáž.

Materiálové inženýrství najdeš také na ČVUT v Praze, kde se studenti mohou zaměřit například na moderní kovové i nekovové materiály, plasty a kompozity.

Co můžeš po škole dělat?

A právě tady je materiálové inženýrství zajímavé. Nemusíš mít jednu jedinou profesi. Můžeš pracovat například jako:

• materiálový inženýr – vybírá a vyvíjí materiály pro konkrétní použití,
• materiálový specialista – řeší vlastnosti a vhodnost materiálů ve výrobě,
• technolog – zabývá se tím, jak materiál správně zpracovat,
• specialista kontroly kvality – ověřuje, zda materiály a výrobky splňují požadavky,
• laboratorní specialista – testuje a analyzuje materiály,
• specialista výzkumu a vývoje – hledá nové materiály a jejich využití,
• diagnostik materiálů – hledá příčiny poškození a poruch,
• specialista na kompozity, plasty, kovy nebo keramiku – podle toho, na jakou oblast se zaměří.

Absolventi mohou najít uplatnění ve velkých výrobních podnicích, menších technologických firmách, laboratořích, výzkumných organizacích i dalších technických oborech. ČVUT například uvádí možnosti uplatnění ve strojírenských podnicích, výzkumných a projektových společnostech i ve státní správě.

Je to práce pro tebe?

Materiálové inženýrství může sednout člověku, kterého baví zjišťovat, proč věci fungují – nebo proč nefungují.

Pokud tě zajímá, co se stane s kovem při vysoké teplotě, proč praskne plast, jak vyrobit lehčí součástku nebo z čeho by mohlo vzniknout letadlo budoucnosti, máš dobrý začátek.

A nejlepší na této profesi?

Materiálový inženýr často neřeší jen to, co už existuje. Pomáhá hledat materiály, ze kterých se budou vyrábět věci, které dnes ještě ani neexistují.