Dr. Ruth Bieringerová, viceprezidentka pro materiálové technologie ve společnosti Freudenberg Sealing Technologies (FST), komentuje různá témata týkající se materiálů.
„V současné době máme obrovskou příležitost rozšířit naše portfolio a tím i celou společnost. Naše úkoly i zákaznická základna se rozšiřují a sortiment materiálů je stále rozmanitější. Pracujeme na nesmírně zajímavých úkolech a nových produktech pro nové trhy. To před nás staví nové výzvy.“
Rozdělení úkolů: T & I a divize
„Ve společnosti T & I se zabýváme především vývojem. Ten buď zahrnuje zcela nové tematické oblasti, ve kterých FST dosud nepůsobí. Nebo se zabýváme tématy, která se dotýkají více divizí nebo mají nadřazený význam. Divize naproti tomu provádějí především inkrementální vývojové práce, tj. průběžné a postupné zlepšování stávajících produktů, služeb nebo procesů; i zde poskytujeme podle potřeby podporu.
Dobře propojená spolupráce mezi T & I a divizemi je pro budoucnost klíčová. Na jedné straně je třeba zabránit propouštění. Na druhé straně správně stanovit priority témat. Musíme zajistit, abychom všichni na FST pracovali na správném obsahu a abychom se soustředili na témata, která jsou pro nás a naše zákazníky skutečně důležitá. V současném strategickém období chceme tuto síťovou spolupráci mezi T&I Materials Development a divizemi ještě jasněji strukturovat.“
Výzvy při vývoji materiálů
„V současné době musíme řešit zcela nové problémy v aplikacích, na trzích a se zákazníky, se kterými jsme se dosud nesetkali. Začínáme vývojové projekty, u nichž na začátku nevíme, jaký materiál použijeme, jak bude organizován výrobní proces nebo jak bude součástka nakonec vypadat. Z hlediska obsahu se zaměřujeme především na transformaci energie, baterie, palivové články, elektrolýzu, vodíkové hospodářství, e-mobilitu, větrnou a solární energii – to jsou hlavní tahouni současného vývoje.
Tato nová témata jsou mnohem komplexnější a náročnější, než byl v minulosti například vývoj nové generace Simmerringů – specialisté v divizi to zvládli velmi dobře sami bez větší podpory T & I. Decentralizovaný přístup nám však v případě těchto nových témat příliš nepomůže. Ale u těchto nových témat nám decentralizovaný přístup příliš nepomůže. U těchto nových aplikací v nových tematických oblastech potřebujeme centralizované pokyny, aby se všichni ubírali správným směrem. Potřebujeme snížit složitost ve společnosti. To vyžaduje, abychom se zamysleli! Půjde o plynulý proces v malých krocích, nikoli o revoluci.
Důležitými se stávají vlastnosti materiálů, na které jsme se ve společnosti FST dříve nezaměřovali. Materiály musí být elektricky vodivé. Nebo tepelně izolační. Nebo tepelně vodivé. Nebo tepelně vodivé, ale elektricky izolující. Nebo elektromagneticky stínící. Ve společnosti FST tradičně pracujeme s pryží, s vazbou pryž-kov. Nyní se stále více zaměřujeme na termoplasty a další kombinace materiálů, jako jsou kompozity pryže a termoplastu. K tomu se přidávají další metody zpracování a jiné postupy, jak vytváříme a zpracováváme materiály a vyrábíme z nich výrobky. Stručně řečeno, portfolio materiálů a vlastnosti materiálů, kterými se zabýváme, jsou stále rozmanitější. Tato kombinace něčeho zásadně nového a obrovské rozmanitosti představuje velkou výzvu.“
Jedno řešení: inkubátory
„FST vytvořila inkubátorové týmy po důkladném stanovení priorit na základě průzkumu trhu v oblasti slibných vývojových témat. Proč? Na jedné straně nechceme v T&I něco vyvíjet ve věži ze slonoviny a pak to předávat divizím. Na druhou stranu, pokud jde o tyto radikální novinky v nových oblastech použití, jako jsou ty, které v současné době prosazujeme, žádná divize se nemůže ujmout vedení sama. Takové zásadní novinky musí být řízeny centrálně, s řádnou strukturou a řádným projektovým řízením, řádnou dokumentací a řádným procesem etapizace, který za nimi stojí. Do inkubátorových týmů jsou zapojeni všichni specialisté – z T & I, z divizí, z obchodu.“
Trend: plast místo kovu
„Již mnoho let se ustupuje od kovových dílů ve prospěch plastových: kvůli úspoře hmotnosti a proto, že plastové díly nabízejí větší volnost při navrhování. Tento trend se posiluje v nových aplikacích a technologiích. V této souvislosti začínáme sami vyrábět plastové materiály, tj. přizpůsobovat je aplikacím zákazníků, a ne je pouze nakupovat. Někdy nemůžeme na trhu najít vhodný plast pro nové aplikace. Musíme si je tedy vyrobit sami. Proto má můj tým skupinu pro plasty, kterou chceme rozšířit.“
Nutnost: větší rychlost vývoje materiálů
„Příležitosti, které má FST na nových trzích, jsou omezené. Musíme být rychlí! Vývojová práce je stále více o rychlosti a efektivitě. Proto se budeme ještě intenzivněji věnovat tématu digitalizace ve vývoji materiálů. Jak můžeme ještě lépe využít stávající znalosti? Jak můžeme inteligentně propojit data a lidi? Metody, jako je umělá inteligence a strojové učení, nám mohou pomoci zkrátit vývojové cykly.
Potřebujeme například chytřejší testy, abychom se v menším počtu testů a v kratším čase dozvěděli, co charakterizuje daný materiál. V ideálním případě budeme schopni předpovídat vlastnosti přípravků na základě velkého množství dat ze stávajících znalostí. Pokud nám počítač vyplivne několik vzorových směsí jako výchozí bod pro vývoj na základě zadaných požadavků a parametrů, získáme obrovskou rychlost.
Počítačové simulace, které používáme při vývoji výrobků nebo procesů, například pro simulaci chování materiálu při proudění do dutiny nástroje, bohužel zatím nemáme při výběru nejlepšího možného materiálu k dispozici. To je také jedno z hlavních témat do budoucna. Díky kolegům z centrálního výzkumu (RTI) máme již nyní přístup k simulacím, které předpovídají životnost materiálu v konkrétní aplikaci. Celkově se digitalizace i simulace týkají zkrácení časově náročných vývojových cyklů, které zahrnují mnoho laboratorní práce.“
Dvě normy: Procesy vývoje TIP a PDP
„Abychom mohli efektivně vyvíjet inovativní řešení pro nová témata od elektromobility po vodíkové hospodářství, potřebujeme jasně definované, celosvětově standardizované procesy. Vzhledem k zastřešující povaze nových témat je centrálně řízený přístup perspektivnější než decentralizovaný.
Společně s divizemi vyvinula společnost T & I dva strukturované procesní standardy, které FST používá pro vývoj produktů. V obou případech se jedná o fázové procesy. To znamená, že celý proces vývoje je rozdělen do etap. Po každé etapě se provede vyhodnocení projektu a rozhodne se, zda má být projekt zrušen, nebo zda má pokračovat.
Jedním ze dvou procesních standardů FST je přírůstkový proces vývoje produktu, zkráceně PDP. Zahrnuje především další vývoj stávajících produktů nebo vývoj v oblastech, ve kterých se FST již velmi dobře vyzná. PDP probíhá především v divizích.
V posledních letech jsme reorganizovali proces technologických inovací, zkráceně TIP. Pomocí TIP se v T&I staráme o velká nová témata, se kterými si na začátku často ani nevíme rady. TIP začíná mnohem dříve než PDP: nejprve si musíme ujasnit, kde začíná naše vývojová práce, kde začínáme. V takových případech leží celková odpovědnost v rámci T & I často na předběžném vývoji produktu. Vývoj materiálů je pak – stejně jako vývoj procesů – víceméně jejich dodavatelem. Po dosažení určité úrovně vyspělosti se pak proces předstihového vývoje TIP přenese do běžného procesu vývoje produktu PDP. To je často doprovázeno přenesením tématu do divize, kde pak inovace najde svůj domovský přístav.
Vždy se snažíme získat jednoho nebo dva hlavní zákazníky již v rané fázi, a to i v případě vývoje, který na začátku není založen na konkrétním požadavku zákazníka. Tím získáme okamžitou zpětnou vazbu od zákazníků a zjistíme, zda se ubíráme správným směrem.“
Klíčové slovo: Nedostatek surovin
„Po velkých potížích v nedávné minulosti se situace na trzích se surovinami poněkud uvolnila. Přesto chceme snížit naši závislost na jednotlivých zemích nebo dodavatelích. Zatímco kyvadlo ve společnosti FST se vzhledem k hlavním výzvám a zastřešujícím problémům vychyluje směrem k centralizaci vývoje materiálů, nákup surovin směřuje ke zkracování dodavatelských řetězců podle hesla „místní pro místní“. Na tom v současné době pracují naši kolegové z oddělení nákupu a řízení dodavatelského řetězce.“
Klíčové slovo: Správa surovin
„Ve společnosti FST používáme velmi rozsáhlé portfolio surovin, což s sebou nese i velkou administrativní zátěž. Proto hledáme možnosti, jak naše suroviny více standardizovat. Chceme zabránit tomu, aby se nám portfolio surovin vymklo z rukou a stalo se příliš složitým na správu. Řešením je snížit složitost omezením rozmanitosti směsí. V tomto strategickém období je třeba jednat.
Na pořadu dne je také téma dvojího zásobování / kvalifikace surovin: Jak se můžeme pružněji postavit k budoucím krizím, problémům s dodávkami nebo zvýšení cen ze strany dodavatele? Jak můžeme vytvořit větší flexibilitu při výběru surovin? Pokud se jedna z nich stane nedostatkovou nebo extrémně drahou, můžeme použít jinou surovinu? V tomto ohledu se chceme stát robustnějšími a flexibilnějšími.“
Klíčové slovo: PFAS
„Evropská unie plánuje omezit nebo zakázat používání perfluoroalkylových a polyfluoroalkylových látek (PFAS), mezi které patří fluoropolymery FKM a PTFE.
Toto téma bude v příštích letech obrovským staveništěm a my ho musíme dobře centrálně řídit. Významnou část našich tržeb tvoří výrobky obsahující fluoropolymery, což jsou PFAS.
Problém má pro FST několik rozměrů. V nejhorším případě dojde k omezení používání skupiny látek. To by bylo rušivé a představovalo by to obrovskou výzvu. Museli bychom pak najít řešení, jak je nahradit. Zda k tomu v určitém okamžiku skutečně dojde, se teprve ukáže. PTFE jako takový například není toxický. Používá se jako povrchová úprava pánví při vaření a dokonce i v implantologii v lidském těle.
Podle mého názoru je v současné době mnohem naléhavějším problémem to, že naši dodavatelé PTFE a FKM musí v krátké době zorganizovat svou výrobu bez emisí chemických látek obsahujících fluor, které jsou škodlivé pro životní prostředí. Všichni naši dodavatelé v současné době pracují na odpovídající reorganizaci svých procesů. V důsledku toho mění typy materiálů. V budoucnu nám již nebudou dodávat přesně ty samé materiály, které dostáváme dnes. To může mít dalekosáhlé dopady na naše procesy, receptury, konečné výrobky a jejich výkonnost.
Tyto změny u našich dodavatelů surovin pro nás znamenají obrovské množství práce. Musíme pečlivě prověřit celé portfolio, kterého se to týká. Uvědomujeme si také, že naši dodavatelé nejen mění svá portfolia z hlediska vlastností materiálů, ale zároveň je také zefektivňují. Některé typy jsou vyřazovány bez náhrady. S ohledem na to budeme muset přizpůsobit receptury.
Příklad, který ilustruje rozsah těchto očekávaných krátkodobých změn: polymerní třída od jednoho výrobce jde do čtyř závodů FST, kde vyrábíme směsi. My z něj vyrobíme 34 různých směsí. Tyto směsi se posílají k výrobě do 17 výrobních závodů FST po celém světě. Za tím stojí 87 zákazníků, kteří nakupují 290 položek v množství 90 milionů kusů ročně. Nemáme jen jednoho dodavatele, ale několik, a od každého z nich nenakupujeme jen jeden typ polymeru, ale mnoho, každý s podobnou situací. U každého z těchto typů musíme kontrolovat receptury! Někdy musíme změnit recepturu, jindy postup. Pak musíme mluvit se zákazníky a ukázat jim změnu. Zákazníci ji pak musí schválit. To svazuje zdroje.
Možná se budeme muset zamyslet také nad tím, co se stane s odpadem z těsnění vyrobeného z fluoropolymerů po skončení jeho životnosti. Jak lze naše výrobky bezemisně zlikvidovat? Stručně řečeno, PFAS je problém, který se týká celé organizace od vývoje až po prodej – a to i v případě, že budeme moci fluoropolymery nadále používat.“
Klíčové slovo: Udržitelnost
„Udržitelnost zatím nebyla pro zákazníky rozhodujícím kritériem při rozhodování o výběru našich pečetí. Dnes si naše výrobky kupují hlavně proto, že nabízejí dobrý výkon a cenu, která tomuto výkonu odpovídá. Stále více zákazníků se však ptá na uhlíkovou stopu našich těsnění. Vedle ceny a výkonu bude udržitelnost v budoucnu třetím prodejním kritériem.
Cílem jednoho z našich interních projektů je zvýšit udržitelnost našeho portfolia surovin. To mimo jiné zahrnuje hodnocení našich surovin z hlediska udržitelnosti. Tyto hodnoty jsme již implementovali do našich databází receptur a k určitým skupinám surovin jsme přiřadili údaje, které jsme převzali z externích databází. Zatím však nemáme k dispozici žádné údaje týkající se konkrétních dodavatelů. V budoucnu budeme chtít od našich dodavatelů také vědět, jaký batoh oxidu uhličitého daná surovina nese. Hledáme také materiály s nízkou uhlíkovou stopou z obnovitelných surovin nebo z recyklačních smyček.
Udržitelnost těsnění však nezávisí pouze na materiálu, ale do značné míry také na energii, kterou potřebujeme při výrobě. Podle mého názoru je účinnost těchto procesů největší pákou směrem k udržitelnosti. Důležitou roli hraje také zamezení vzniku odpadu.“
Dr. Ruth Bieringerová …
… je od roku 2020 viceprezidentem pro technologii materiálů v divizi Technologie a inovace společnosti Freudenberg Sealing Technologies (FST). S doktorátem z polymerní chemie má ve společnosti FST globální odpovědnost za vývoj materiálů a pokročilý vývoj. Zodpovídá také za compliance, tj. dodržování předpisů a právních ustanovení, jako je nařízení Evropské unie o chemických látkách REACH. Přibližně tři pětiny jejího téměř padesátičlenného týmu pracují ve Weinheimu a dvě pětiny v Plymouthu.
Na úrovni skupiny vede Ruth Bieringerová technologickou platformu Freudenberg Polymers. Tuto funkci převzala již během svého působení ve společnosti Freudenberg Technology Innovation (FTI). Do FTI, centrální organizace skupiny Freudenberg pro výzkum a vývoj, nastoupila nejprve v roce 2003 jako projektová manažerka a následně vedla několik oddělení.
