Dr Ruth Bieringer, Vice President Material Technology au département Technology & Innovation de FST, s’exprime ici sur un grand nombre de sujets tout autour du domaine des matériaux.
« Nous avons actuellement une occasion formidable de développer notre portefeuille de produits et par là même d’étendre ainsi nos activités. Nos tâches, nos missions et notre clientèle deviennent plus diverses, l’éventail des matériaux s’élargit. Nous nous penchons sur des sujets absolument passionnants, et sur de nouveaux produits pour de nouveaux marchés. Nous devons donc faire face à de nouveaux défis. »
La répartition des tâches : Le T & I et les divisions
« Au département T & I, nous nous occupons principalement des développements anticipés. Il s’agit ici soit de domaines entièrement nouveaux dans lesquels FST n’a pas encore travaillé jusque-là, ou bien nous nous penchons sur des sujets qui concernent plusieurs divisions ou qui sont d’un intérêt général. Les divisions en revanche procèdent à un travail de développement principalement graduel, c’est-à-dire à l’amélioration constante, étape par étape, de produits, de prestations ou de processus existants ; nous leur apportons ici notre soutien si nécessaire.
Ce qui est décisif pour l’avenir, c’est une collaboration basée sur un bon réseau entre le département T & I et les divisions – d’une part pour éviter les redondances, d’autre part pour prioriser correctement les sujets respectifs. Il nous faut assurer que tout le monde, chez FST, travaille sur les contenus appropriés, et veiller à nous consacrer précisément aux thèmes véritablement pertinents pour nous et nos clients. Dans la période stratégique actuelle, nous voulons structurer de manière plus claire encore cette collaboration en réseau entre le développement de matériaux de T & I et les divisions. »
Les défis posés par le développement de matériaux
« Nous devons actuellement faire face à des domaines entièrement nouveaux : dans les applications, sur les marchés, et avec des clients que nous ne connaissons pas encore. Nous lançons des projets de développement au début desquels nous ne savons pas quel matériau sera utilisé, ni quelle sera la forme du processus d’usinage, ni à quoi ressemblera la pièce finie. Sur le plan des sujets, il s’agit là principalement de la transition énergétique, de la batterie, de la pile à combustible, de l’électrolyse, de l’économie hydrogène, de la mobilité électrique, de l’énergie éolienne et du solaire – ce sont là les grands moteurs des développements actuels.
Ces nouveaux domaines thématiques sont nettement plus vastes et plus complexes que ne l’était dans le passé par exemple le développement d’une nouvelle génération de bagues Simmerring – les spécialistes de la division pouvaient alors mener à bien seuls ce type de projets, sans grand soutien de T & I. Mais pour ces nouveaux sujets, une démarche décentralisée ne nous mène pas vraiment très loin. Nous avons besoin, pour ces nouvelles applications dans des domaines qui sont nouveaux pour nous, de „glissières de guidage“ mises en place de manière centrale, afin que tout le monde marche dans la même direction. Il nous faut parvenir à moins de complexité au sein de l’entreprise. Ceci exige de tout repenser ! Ce sera un processus fluide, par petites étapes, pas une révolution.
Les propriétés qui prennent de l’importance au niveau des matériaux sont des propriétés qui n’étaient pas au centre de l’intérêt pour FST jusqu’ici. Certains matériaux doivent être conducteurs d’électricité. Ou apporter une isolation thermique. Ou le contraire. Ou être des conducteurs thermiques électriquement isolants. Ou offrir un blindage électromagnétique. Chez FST, nous venons du caoutchouc, de l’alliance du métal et du caoutchouc. Maintenant, nous travaillons de plus en plus avec des thermoplastiques et d’autres combinaisons de matériaux comme les composites caoutchouc-thermoplastique. Il en résulte des procédés et des processus différents quant à la production, à la transformation des matériaux et à la fabrication des produits à partir de ces matériaux. En bref : le portefeuille de matériaux et les propriétés des matériaux dont nous nous occupons sont nettement plus variés. Ce mélange de choses totalement nouvelles et d’une gamme énorme constitue un grand défi. »
Une solution : Les incubateurs
« Après une priorisation reposant sur des études de marché, FST a fondé pour les champs de développement prometteurs des équipes d’incubateur. Pourquoi ? D’une part parce que nous ne voulons pas, à T & I, développer quelque chose dans notre tour d’ivoire pour le transmettre ensuite aux divisions. D’autre part, à l’inverse, une division ne peut à elle seule assumer une telle tâche de développement de produits entièrement nouveaux dans ces nouveaux domaines applications que nous sommes en train de faire avancer. Des développements nouveaux aussi fondamentaux doivent être gérés de manière centralisée, avec une structure ordonnée, une gestion de projet correcte, une documentation bien faite et un processus stage-gate réglé. Les équipes d’incubateurs réunissent seulement des spécialistes – de T & I, des divisions, des ventes –. »
Une tendance : Le plastique remplace le métal
« Depuis de nombreuses années, la tendance est de substituer le plastique au métal : pour économiser du poids, et parce que les pièces en plastique offrent une plus grande liberté au niveau du design. Cette tendance va être renforcée encore dans les nouvelles applications et les nouvelles technologies. Aussi, nous commençons à fabriquer nous-mêmes des matières plastiques, donc à les faire sur mesure pour les applications du client, au lieu de les acheter simplement. En effet, pour certaines de ces applications nouvelles, nous ne trouvons pas le plastique approprié sur le marché. Nous devons donc le faire nous-mêmes. Il y a donc dans mon équipe un groupe Plastiques, que nous voulons élargir. »
Indispensable : Accélérer le développement des matériaux
« Les fenêtres de tir qui s’ouvrent à FST sur les nouveaux marchés sont limitées. Il nous faut agir vite ! La rapidité et l’efficience deviennent plus importantes dans le travail de développement. C’est pourquoi nous allons nous pencher plus intensément encore, au niveau du développement de matériaux, sur le sujet de la numérisation. Comment pouvons-nous exploiter mieux encore le savoir existant ? Comment pouvons-nous connecter intelligemment les données et les gens ? Des méthodes comme l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique peuvent nous aider ici à raccourcir les cycles de développement.
Nous avons besoin par exemple de tests plus judicieux pour connaître plus rapidement, en quelques essais seulement, les caractéristiques d’un matériau. Dans le meilleur des cas, nous pouvons, à l’aide de grandes quantités de données résultant des connaissances existantes, prévoir les propriétés d’une formule. Si par exemple un ordinateur nous donne, à partir des exigences et des paramètres entrés, quelques exemples de mélanges en point de départ de notre développement, ceci nous permet d’aller beaucoup plus vite.
Les simulations informatiques que nous utilisons dans le développement de produits ou de processus, par exemple pour simuler le comportement d’écoulement d’un matériau dans la cavité d’un outil, ne sont malheureusement pas encore disponibles actuellement pour le choix du meilleur matériau possible. Ceci aussi est un grand sujet d’avenir. Grâce à nos collègues de la recherche (FTI), nous pouvons déjà avoir recours à des simulations permettant de prédire la durée de vie d’un matériau dans une application concrète. Dans l’ensemble, il s’agit, tant pour la numérisation que pour les simulations, de réduire des cycles de développement chronophages, associés à beaucoup de travail en laboratoire. »
Deux normes : Les processus de développement tip et pdp
« Pour développer efficacement, pour les sujets nouveaux, de la mobilité électrique à l’hydrogène, des solutions innovatrices, nous avons besoin de processus clairement définis et standardisés à l’échelle mondiale. De par le caractère interdisciplinaire de ces nouvelles questions, une démarche centralisé est plus prometteuse.
T & I a développé en collaboration avec les divisions deux normes structurées mises en œuvre par FST pour le développement de produits, toutes deux étant des processus stage-gate. C’est-à-dire que l’ensemble du processus de développement est divisé en étapes. Chaque étape est suivie d’une évaluation, et il est décidé alors si le projet est arrêté ou poursuivi.
L’une de ces normes chez FST est le Product Development Process, ou PDP, de caractère plutôt incrémental. Il comprend principalement, au niveau des divisions surtout, la poursuite du développement de produits existants ou le développement dans des domaines déjà bien connus.
Une démarche nouvelle des dernières années est le Technology Innovation Process, dit TIP. T & I se penche ici sur les nouveaux grands sujets dont nous ne savons pas toujours comment les aborder. Le TIP intervient beaucoup plus tôt que le PDP : il nous faut tout d’abord dégager le point de départ de notre travail de développement. Dans de tels cas, la responsabilité globale au sein de T & I incombe souvent au prédéveloppement des produits. Le développement matériaux alors – comme le développement du processus – les dessert pour ainsi dire. Arrivé à un certain niveau de maturité, le prédéveloppement TIP passe au développement de produits normal PDP. Le sujet est alors souvent confié à une division, où l’innovation trouvera donc son port d’attache.
En général, pour les développements anticipés qui ne reposent pas sur une demande concrète d’un client, nous essayons d’avoir très tôt un ou deux clients clés à bord. Nous avons ainsi tout de suite un feed-back et nous savons si nous allons dans la bonne direction. »
Parlons de : Pénurie de matières premières
« Après les graves difficultés d’approvisionnement récentes, la situation sur les marchés des matières premières s’est un peu détendue. Malgré tout, nous voulons réduire notre dépendance vis-à-vis de certains pays ou fournisseurs. Alors qu’au niveau du développement des matériaux et compte tenu des grands défis et des questions globales qui se présentent, le balancier tend plutôt à pencher vers la centralisation chez FST, les achats de matières premières se placent sous le slogan „local for local“ dans le but de raccourcir les chaînes d’approvisionnement. Ce sujet occupe actuellement les collègues des Achats et du Supply Chain Management. »
Parlons de : Gestion des matières premières
« Chez FST, nous utilisons une large gamme de matières premières – ce qui implique un travail de gestion important. Nous nous demandons donc comment standardiser plus avant ces matières premières. Nous voulons éviter que le portefeuille de matières premières ne devienne excessif et sa gestion trop complexe. Réduire la complexité en réduisant la variété des mélanges – tel est le mot d’ordre pour cette période stratégique.
De plus, le dual sourcing/la qualification des matières premières est au programme : comment pouvons-nous gagner en souplesse pour les crises, les pénuries ou les augmentations de prix à venir? Comment être plus flexible dans le choix des matières premières ? Pouvons-nous, si l’une d’entre elles manque ou est extrêmement chère, en utiliser une autre ? Nous voulons ici devenir plus stables et plus souples. »
Parlons de : PFAS
« L’Union européenne prévoit de limiter ou même d’interdire l’utilisation des substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), dont font partie entre autres les polymères fluorés FKM et PTFE.
Ce sujet sera un vaste chantier au cours des prochaines années, que nous devons bien gérer de manière centralisée. Nous réalisons une partie importante de notre chiffre d’affaires avec des produits contenant des substances de ces catégories.
Ce sujet a pour FST des facettes multiples. Dans le pire des cas, l’utilisation de ces substances sera limitée. Ce serait une rupture, un défi gigantesque. Il nous faudrait alors trouver des solutions pour les remplacer. Personne ne sait si ceci se produira. Le PTFE en soi par exemple n’est pas dangereux. Il est utilisé pour les revêtements de poêles et même dans le corps humain dans l’implantologie.
Le problème actuellement bien plus urgent est à mes yeux que nos fournisseurs de PTFE ou de FKM passent déjà à court terme à une production sans produits chimiques fluorés polluants. Tous nos fournisseurs travaillent actuellement à modifier leurs procédés. Ceci entraîne un changement des matériaux. Ils ne nous fourniront plus exactement à l’avenir la même chose qu’aujourd’hui. Ceci peut avoir des conséquences profondes sur nos processus, nos formules, les produits finis et leurs performances.
Pour nous, ceci signifie un travail supplémentaire énorme. Il nous fait examiner la totalité du portefeuille concerné. De plus, nous constatons que nos fournisseurs non seulement changent les propriétés des matériaux, mais réduisent également leur gamme. Certains produits ont complètement supprimés. Il nous faut donc adapter nos formules en conséquence.
Un exemple montre bien la portée de ces changements auxquels nous devons nous attendre à court terme : un type de polymère d’un seul et même fabricant est livré à quatre sites de FST pour la fabrication de mélanges. Nous réalisons à partir de ce produit 34 mélanges différents, livrés pour leur part à 17 sites de production de FST dans le monde entier, transformés pour 87 clients en 290 articles avec un nombre de 90 millions de pièces par an. Mais nous n’avons pas qu’un seul fournisseur et nous n’achetons pas qu’un seul type de polymère, mais de nombreux fournisseurs et de nombreux polymères différents, pour lesquels la situation est similaire. Nous devons pour chacun d’eux contrôler toutes nos formules ! Parfois, il nous faut modifier la formule, parfois le procédé. Ensuite, il nous faut prévenir nos clients de ces changements et faire valider ces derniers. Ceci immobilise de nombreuses ressources.
Il nous faudra peut-être nous interroger aussi sur ce qu’il adviendra, en fin de vie, des déchets des joints fabriqués avec les polymères fluorés. Comment les éliminer sans émission ? En bref, la problématique des PFAS occupe l’ensemble de l’organisation, du développement aux Ventes – même si nous continuons de pouvoir utiliser des polymères fluorés. »
Parlons de : Durabilité
« Jusqu’à présent, la durabilité n’est pas le critère décisif qui fait que les clients choisissent nos joints. Aujourd’hui, nos produits se vendent surtout parce qu’ils sont performants et que le rapport qualité/prix est donné. Mais de plus en plus de clients posent la question de l’empreinte carbone de nos joints. Outre le prix et la performance, la durabilité va devenir un troisième critère de vente.
L’un de nos projets internes a pour but de rendre plus durable notre portefeuille de matières premières. Il s’agit ici aussi entre autres d’évaluer nos matières premières en termes de durabilité. Nous avons déjà implémenté ces valeurs dans notre base de données de formules, avons associé certaines données, tirées de bases de données externes, à certaines catégories de matières premières. Mais nous n’avons pas de données spécifiques des fournisseurs. À l’avenir, nous demanderons à nos fournisseurs de nous indiquer l’empreinte carbone de chaque matière première. De plus, nous travaillons à rechercher des matériaux à faible empreinte écologique en matières premières renouvelables ou issus du recyclage.
Mais la durabilité d’un joint ne dépend pas seulement du matériau, mais aussi pour une grande part de l’énergie nécessaire à sa fabrication. L’efficacité de ces processus est à mon avis le facteur décisif quant à la durabilité. Et la réduction des déchets joue aussi un rôle important. »
Dr. Ruth Bieringer …
… est depuis 2020 à la tête de la technologie des matériaux du département Technology & Innovation de Freudenberg Sealing Technologies (FST) en tant que Vice President. Docteur en chimie polymère, elle est responsable du développement et du développement anticipé de matériaux au niveau mondial chez FST, ainsi que de la compliance, c’est-à-dire du respect des règlements et dispositions légales ainsi que du règlement européen sur les produits chimiques REACH. Environ les trois cinquièmes de son équipe, qui regroupe près de 50 personnes, sont à Weinheim, deux cinquièmes à Plymouth.
Au niveau du Groupe, Ruth Bieringer est à la tête de la plateforme technologique Polymères de Freudenberg, fonction qu’elle avait prise déjà lorsqu’elle travaillait pour Freudenberg Technology Innovation (FTI). Elle avait rejoint FTI, le département de recherche et de développement central du Groupe, en 2003, tout d’abord en tant que chef de projet, assurant ensuite la direction de plusieurs services.
