Dr Ruth Bieringer, Freudenberg Sealing Technologies’i (FST) tehnoloogia ja innovatsiooni (T & I) materjalide tehnoloogia asepresident, kommenteerib erinevaid materjalidega seotud teemasid.
“Meil on praegu suur võimalus laiendada oma portfelli ja seega ka kogu ettevõtet. Meie ülesanded ja kliendibaas laienevad ning materjalide valik muutub mitmekesisemaks. Töötame äärmiselt põnevate ülesannete ja uute toodete kallal uute turgude jaoks. See esitab meile uusi väljakutseid.”
Ülesannete jaotamine: T & I ja osakonnad
“T & I-s tegeleme eelkõige edasise arenguga. See hõlmab kas täiesti uusi teemavaldkondi, milles FST veel ei tegutse. Või tegeleme teemadega, mis puudutavad rohkem kui ühte osakonda või on üleüldist huvi pakkuvad. Divisjonid seevastu tegelevad peamiselt järk-järgulise arendustegevusega, st olemasolevate toodete, teenuste või protsesside pideva ja järkjärgulise täiustamisega; ka siin pakume vajaduse korral tuge.
T & I ja osakondade vaheline hästi toimiv koostöö on tuleviku seisukohalt väga oluline. Ühest küljest, et vältida koondamisi. Teisest küljest, et seada teemad õigesti tähtsuse järjekorda. Me peame tagama, et me kõik töötame FSTs õige sisuga ja keskendume just nendele teemadele, mis on meie ja meie klientide jaoks tõesti olulised. Praegusel strateegiaperioodil tahame seda T & I materjalide arendamise ja osakondade vahelist võrgustikukoostööd veelgi selgemalt struktureerida.”
Väljakutsed materjalide arendamisel
“Me peame praegu tegelema täiesti uute küsimustega rakendustes, turgudel ja klientidega, kellega me varem isegi ei ole kohtunud. Me alustame arendusprojekte, mille puhul me ei tea alguses, millist materjali me kasutame, kuidas valmistamisprotsess korraldatakse või kuidas komponent lõpuks välja näeb. Sisu poolest keskendume peamiselt energia muundamisele, akudele, kütuseelementidele, elektrolüüsile, vesinikumajandusele, e-mobiilsusele, tuule- ja päikeseenergiale – need on praeguste arengute peamised tõukejõud.
Need uued teemad on palju ulatuslikumad ja keerulisemad kui näiteks järgmise põlvkonna Simmerrings’i arendamine minevikus oli – osakonna spetsialistid on sellega väga hästi iseseisvalt hakkama saanud, ilma T & I-lt palju toetust saamata. Kuid nende uute teemade puhul on detsentraliseeritud lähenemisviisist meile vähe abi. Me vajame tsentraliseeritud suuniseid nende uute rakenduste jaoks uutes teemavaldkondades, et kõik liiguksid õiges suunas. Me peame vähendama keerukust ettevõttes. See nõuab meilt ümbermõtlemist! See saab olema sujuv protsess väikeste sammudega, mitte revolutsioon.
Oluliseks muutuvad materjaliomadused, millele me FST-s varem ei ole keskendunud. Materjalid peavad olema elektrijuhtivad. Või termiliselt isoleerivad. Või soojusjuhtiv. Või soojusjuhtiv, kuid elektriliselt isoleeriv. Või elektromagnetiliselt varjestavad. FSTs töötame traditsiooniliselt kummi ja kummi-metall sidemetega. Nüüd keskendume üha enam termoplastidele ja muudele materjalikombinatsioonidele, nagu näiteks kummi-thermoplastilised komposiidid. Sellega kaasnevad teised töötlemismeetodid ja muud protsessid, kuidas me materjale genereerime ja töötleme ning neist tooteid valmistame. Lühidalt öeldes muutuvad materjaliportfell ja materjaliomadused, millega me tegeleme, palju mitmekesisemaks. See kombinatsioon millestki põhimõtteliselt uuest ja tohutust mitmekesisusest kujutab endast suurt väljakutset.”
Üks lahendus: inkubaatorid
“FST on asutanud inkubaatorite meeskonnad pärast põhjalikku prioriteetide seadmist, mis põhineb paljulubavate arendusteemade turu-uuringutel. Miks? Ühest küljest ei taha me T & I-s midagi arendada elevandiluust tornis ja seejärel anda seda edasi osakondadele. Teisest küljest, kui tegemist on radikaalsete uute arendustega uutes rakendusvaldkondades, nagu need, mida me praegu edendame, ei saa ükski osakond üksi juhtida. Selliseid fundamentaalseid uusi arenguid tuleb juhtida tsentraalselt, nõuetekohase struktuuri ja projektijuhtimise, nõuetekohase dokumentatsiooni ja nõuetekohase etapiviisilise protsessi abil. Kõik spetsialistid – T & I-st, osakondadest, müügist – on kaasatud inkubaatorimeeskondadesse.”
Trend: plastist metalli asemel
“Juba aastaid on olnud trend, et metalli asemel kasutatakse pigem plasti: kaalu kokkuhoiu eesmärgil ja kuna plastosad pakuvad suuremat disainivabadust. See suundumus tugevneb uute rakenduste ja tehnoloogiate puhul. Selle taustal oleme hakanud ise plastmaterjale tootma, st kohandama neid kliendi rakenduste jaoks, mitte lihtsalt sisse ostma. Sest mõnikord ei leia me turul uute rakenduste jaoks sobivat plasti. Seega peame seda ise tegema. Seepärast on minu meeskonnal plastide rühm, mida me tahame laiendada.”
Kindlasti: rohkem kiirust materjalide arendamisel
“FST-le avatud võimalused uutel turgudel on piiratud. Me peame olema kiired! Arendustöö on üha enam seotud kiiruse ja tõhususega. Seepärast keskendume veelgi intensiivsemalt digitaliseerimise teemale materjalide arendamisel. Kuidas saame olemasolevaid teadmisi veelgi paremini ära kasutada? Kuidas saame andmeid ja inimesi intelligentselt võrgustikku siduda? Sellised meetodid nagu tehisintellekt ja masinõpe võivad aidata meil arengutsükleid lühendada.
Näiteks vajame arukamaid teste, et õppida vähemate testidega ja vähemate aegade jooksul, mis iseloomustab materjali. Ideaaljuhul saame prognoosida preparaatide omadusi, kasutades olemasolevatest teadmistest tulenevaid suuri andmehulki. Kui arvuti sülitab välja mõned näidissegud, mis on meie poolt sisestatud nõuete ja parameetrite alusel meie arengu lähtepunktiks, saavutame tohutu kiiruse.
Parima võimaliku materjali valimisel ei ole meil kahjuks veel võimalik kasutada arvutisimulatsioone, nagu neid, mida me kasutame toote- või protsessiarenduses, näiteks materjali voolamise simuleerimiseks tööriistaõõnsuses. See on ka üks peamisi tulevikutemaatikaid. Tänu meie kolleegidele kesksetes teadusuuringutes (RTI) on meil juba praegu juurdepääs simulatsioonidele, mis ennustavad materjali kasutusiga konkreetses rakenduses. Üldiselt on nii digitaliseerimise kui ka simulatsiooni eesmärk vähendada aeganõudvaid arendusringe, mis hõlmavad palju laboritööd.”
Kaks standardit: TIP ja PDP arendusprotsessid
“Selleks, et töötada tõhusalt välja uuenduslikke lahendusi uute teemade jaoks, alates elektromobiilsusest kuni vesinikumajanduseni, vajame selgelt määratletud, ülemaailmselt standardiseeritud protsesse. Uute teemade kõikehõlmava iseloomu tõttu on tsentraalselt juhitud lähenemisviis paljutõotavam kui detsentraliseeritud.
T & I on koos osakondadega välja töötanud kaks struktureeritud protsessistandardit, mida FST kasutab tootearenduses. Mõlemad on etapiviisilised protsessid. See tähendab, et kogu arendusprotsess on jagatud etappideks. Pärast iga etappi viiakse läbi projekti hindamine ja otsustatakse, kas projekt tuleks lõpetada või jätkata.
Üks kahest FST protsessistandardist on inkrementaalsem tootearendusprotsess, lühendatult PDP. See hõlmab peamiselt olemasolevate toodete edasiarendamist või arendusi valdkondades, milles FST on juba väga hästi kursis. PDP kulgeb peamiselt divisjonides.
Viimastel aastatel oleme ümber korraldanud tehnoloogiainnovatsiooni protsessi ehk lühendatult TIPi. TIPi abil tegeleme me T & I-s suurte uute teemadega, mida me alguses sageli isegi ei oska käsitleda. TIP algab palju varem kui PDP: me peame kõigepealt välja töötama, kust meie arendustegevus algab, kust me alustame. Sellisel juhul lasub üldine vastutus T & I-s sageli tootearenduse eelisarendusel. Materjaliarendus on siis – nagu ka protsessiarendus – enam-vähem nende tarnija. Kui on saavutatud teatav küpsusaste, siis viiakse TIPi eelarendusprotsess üle tavapärasesse PDP tootearendusprotsessi. Sellega kaasneb sageli teema üleandmine osakonnale, kus uuendus leiab siis oma kodusadama.
Me püüame alati varakult kaasata ühe või kaks juhtivat klienti, isegi kui tegemist on eelarendustega, mis ei põhine algul konkreetsel kliendipäringul. See annab meile vahetut tagasisidet ja ütleb meile, kas me liigume õiges suunas.”
Märksõna: toorainepuudus
“Pärast hiljutisi suuri kitsaskohti on olukord tooraineturgudel mõnevõrra leevenenud. Sellegipoolest tahame vähendada oma sõltuvust üksikutest riikidest või tarnijatest. Samal ajal kui pendel FSTs on suurte probleemide ja üleüldiste küsimuste tõttu kiikumas materjalide arendamisel tsentraliseerimise suunas, kaldub tooraine ostmine tarneahelate lühendamise suunas, lähtudes põhimõttest “kohalik kohalikule”. Sellega tegelevad praegu meie kolleegid ostu ja tarneahela juhtimises.”
Märksõna: toorainehaldus
“Me kasutame FSTs väga suurt toorainete portfelli – ja sellega kaasneb ka suur halduskoormus. Seepärast uurime, kuidas saaksime oma tooraineid rohkem standardiseerida. Tahame vältida, et toorainete portfell ei läheks kontrolli alt välja ja muutuks liiga keeruliseks hallata. Lahenduseks on keerukuse vähendamine segude mitmekesisuse vähendamise kaudu. Sellel strateegiaperioodil on vaja tegutseda.
Meie päevakorras on ka topelthankimise/toormaterjali kvalifitseerimise teema: kuidas saame end paindlikumalt positsioneerida tulevaste kriiside, tarnepuudujääkide või tarnija hinnatõusu jaoks? Kuidas saame luua suuremat paindlikkust tooraine valikul? Kui ühest toorainest saab vähe või see muutub väga kalliks, kas me saame kasutada teist toorainet? Me tahame end selles osas tugevamaks ja paindlikumaks muuta.”
Märksõna: PFAS
“Euroopa Liit kavatseb piirata või keelata perfluoroalküül- ja polüfluoroalküülühendite (PFAS), mille hulka kuuluvad fluoropolümeerid FKM ja PTFE, kasutamise.
See teema on lähiaastatel suur ehitusplats ja me peame seda tsentraalselt hästi haldama. Me teenime märkimisväärse osa oma müügist fluoropolümeere sisaldavate toodetega, mis on PFASid.
FST jaoks on sellel küsimusel mitu mõõdet. Halvimal juhul piiratakse ainerühma kasutamist. See oleks häiriv, suur väljakutse. Me peaksime siis leidma lahendusi nende asendamiseks. Jääb üle oodata, kas see ka tegelikult ühel hetkel juhtub. PTFE kui selline ei ole näiteks mürgine. Seda kasutatakse toiduvalmistamisel panni kattematerjalina ja isegi inimkehas implantaaditehnoloogias.
Minu arvates on hetkel palju pakilisem probleem see, et meie PTFE ja FKM tarnijad peavad korraldama oma tootmise ilma fluorisisaldusega kemikaalide keskkonnasõbralike heitkogusteta lühiajaliselt. Kõik meie tarnijad töötavad praegu oma protsesside ümberkorraldamise kallal. Selle tulemusena vahetavad nad materjalitüüpe. Tulevikus ei tarnita meile enam täpselt samu materjale, mida me praegu saame. Sellel võib olla kaugeleulatuv mõju meie protsessidele, retseptidele, lõpptoodetele ja nende toimivusele.
Need muudatused meie toorainetarnijate osas tähendavad meile tohutut töömahtu. Me peame kontrollima kogu mõjutatud portfelli. Samuti mõistame, et meie tarnijad mitte ainult ei muuda oma portfelli materjaliomaduste osas, vaid samal ajal ka ühtlustavad neid. Mõned tüübid jäetakse asendamata. Seda silmas pidades peame kohandama retsepte.
Näide, mis illustreerib nende eeldatavate lühiajaliste muutuste ulatust: ühe tootja polümeeriklass läheb neljasse FST-ettevõttesse, kus me toodame segusid. Me valmistame sellest 34 erinevat segu. Need segud saadetakse tootmisse 17 FST tootmiskohta üle maailma. Selle taga on 87 klienti, kes ostavad 290 toodet koguses 90 miljonit ühikut aastas. Meil ei ole ainult üks tarnija, vaid mitu, ja me ei osta igalt neist ainult ühte tüüpi polümeeri, vaid palju, igaühel neist on sarnane olukord. Me peame kontrollima kõigi nende tüüpide retsepte! Mõnikord peame muutma retsepti, mõnikord protsessi. Siis peame rääkima klientidega ja näitama neile muudatust. Seejärel peavad kliendid selle heaks kiitma. See seob ressursse.
Samuti peame võib-olla mõtlema, mis juhtub fluoropolümeeridest valmistatud tihendi jäätmetega selle kasutusaja lõpus. Kuidas saab meie tooteid heitevabalt hävitada? Lühidalt, PFAS on küsimus, mis puudutab kogu organisatsiooni alates arendusest kuni müügini – isegi kui meil lubatakse jätkata fluoropolümeeride kasutamist.”
Märksõna: Jätkusuutlikkus
“Jätkusuutlikkus ei ole veel olnud klientide jaoks otsustav kriteerium, et otsustada meie tihendite kasuks. Praegu ostetakse meie tooteid peamiselt seetõttu, et nad pakuvad head toimivust ja sellele vastavat hinda. Kuid üha enam kliente küsib meie tihendite süsinikujalajälje kohta. Lisaks hinnale ja jõudlusele on jätkusuutlikkus tulevikus kolmas müügikriteerium.
Ühe meie sisemise projekti eesmärk on muuta meie tooraineportfelli jätkusuutlikumaks. Muu hulgas hõlmab see meie toorainete hindamist jätkusuutlikkuse seisukohast. Me oleme juba rakendanud need väärtused oma retseptide andmebaasides ja määranud teatud toorainerühmadele andmed, mille oleme võtnud välistest andmebaasidest. Siiski ei ole meil veel tarnijaspetsiifilisi andmeid. Tulevikus tahame oma tarnijatelt teada ka seda, milline on tooraine süsinikdioksiidi seljakott. Samuti otsime madala jalajäljega materjale, mis pärinevad taastuvast toorainest või ringlussevõtuahelatest.
Kuid tihendi jätkusuutlikkus ei sõltu ainult materjalist, vaid suurel määral ka tootmisprotsessis vajaminevast energiast. Minu arvates on nende protsesside tõhusus suurim hoob jätkusuutlikkuse suunas. Olulist rolli mängib ka jäätmete vältimine.”
Dr Ruth Bieringer …
… on alates 2020. aastast Freudenberg Sealing Technologies (FST) tehnoloogia ja innovatsiooni osakonna materjalitehnoloogia asepresident. Doktorikraadiga polümeerkemias vastutab ta FST-s ülemaailmselt materjalide arendamise ja eelarenduse eest. Samuti vastutab ta nõuetele vastavuse, st regulatsioonide ja õigusnormide, näiteks Euroopa Liidu kemikaalide REACH-määruse järgimise eest. Umbes kolm viiendikku tema ligi 50-liikmelisest meeskonnast töötab Weinheimis ja kaks viiendikku Plymouthis.
Kontserni tasandil juhib Ruth Bieringer Freudenbergi polümeeride tehnoloogiaplatvormi. Ta võttis selle rolli üle juba Freudenberg Technology Innovation (FTI) ajal. Algselt tuli ta 2003. aastal FTIsse, Freudenbergi kontserni kesksesse teadus- ja arendusasutusse, projektijuhina ja juhtis seejärel mitut osakonda.
