La Dott.ssa Ruth Bieringer, Vice President Material Technology in Technology & Innovation (T & I) di Freudenberg Sealing Technologies (FST), ci fornisce la sua opinione su un’ampia gamma di argomenti relativi ai materiali.
“Al momento abbiamo un’enorme opportunità, quella di diversificare il nostro portafoglio e, quindi, l’intera azienda. I nostri task e la nostra clientela si stanno espandendo e la gamma di materiali necessari sta diventando sempre più diversificata. Ci occupiamo di attività e prodotti nuovi per mercati altrettanto nuovi che sono estremamente interessanti. Tutto questo ci pone di fronte a nuove sfide”.
La ripartizione dei compiti: T & I e le divisioni
“In T & I ci occupiamo principalmente del presviluppo. Praticamente, si tratta di settori completamente nuovi, con i quali FST non ha alcuna esperienza precedente, oppure ci occupiamo di questioni che riguardano più di una divisione o che sono di interesse generale. Le divisioni, invece, svolgono principalmente un’attività di sviluppo incrementale, vale a dire il miglioramento continuo e graduale dei prodotti, dei servizi o dei processi esistenti; anche in questo caso forniamo la nostra assistenza ove necessario.
Per il futuro è essenziale che T & I cooperi con le divisioni in una rete collaborativa efficiente. In primo luogo, per evitare ridondanze e, in secondo luogo, per priorizzare correttamente agli argomenti. Dobbiamo assicurarci di lavorare tutti in FST sui contenuti giusti, dedicandoci esattamente alle problematiche e agli argomenti davvero rilevanti per noi e per i nostri clienti. Nell’attuale periodo strategico intendiamo rendere ancor più trasparente la struttura di questa cooperazione interconnessa tra lo sviluppo dei materiali di T & I e le divisioni”.
Le sfide nello sviluppo dei materiali
“Al momento ci troviamo di fronte a sfide completamente nuove in applicazioni, su mercati e con clienti che non conoscevamo prima. Diamo vita a progetti di sviluppo per i quali all’inizio non sappiamo né quale materiale andremo ad utilizzare, né come sarà il processo di lavorazione o che aspetto avrà esattamente il componente alla fine. In termini di contenuti, si tratta principalmente di trasformazione energetica, tutti gli aspetti riguardanti batteria, cella a combustibile, elettrolisi, economia dell’idrogeno, mobilità elettrica, energia eolica e solare: sono questi i principali fattori trainanti degli sviluppi attuali.
Questi nuovi settori sono significativamente più estesi e impegnativi rispetto, ad esempio, a quando si sviluppava in passato una nuova generazione di Simmerring®: gli e le specialist* della divisione se la cavavano benissimo anche da sol* e senza grandi aiuti dal T & I. Per questi nuovi campi di applicazione, invece, un approccio decentrato non ci è di molto aiuto. Per le nuove applicazioni, affinché tutti vadano nella giusta direzione abbiamo bisogno di delimitazioni centralizzate in quelle che per noi sono aree di interesse nuove. Dobbiamo limitare la complessità in seno all’azienda. Questo richiede nuove riflessioni! Sarà un processo fluido, a piccoli passi, non rivoluzionario.
Diventano importanti proprietà dei materiali cui non abbiamo mai prestato attenzione prima in FST. I materiali devono essere conduttori elettrici oppure termoisolanti o ancora termoconduttivi, oppure termoconduttivi ma isolanti elettrici oppure di schermatura elettromagnetica. Noi di FST proveniamo per tradizione dalla gomma, dal legame tra gomma e metallo. Oggi ci dedichiamo sempre più ai termoplastici, ma anche ad altre combinazioni di materiali come i compound di gomme termoplastiche. A questi si aggiungono altri metodi di lavorazione e altri processi con cui generiamo e trasformiamo i materiali con cui produciamo i nostri prodotti. Insomma, il portafoglio e le proprietà dei materiali di cui ci occupiamo stanno diventando sempre più diversificati. Questa combinazione di assoluta novità ed enorme varietà comporta una sfida importante”.
Una soluzione: Gli incubatori
“Dopo un’accurata priorizzazione basata su studi di mercato riguardanti settori di sviluppo promettenti, FST ha istituito i cosiddetti team di incubatori. Perché? In primo luogo, noi di T & I non intendiamo starcene nella nostra torre d’avorio a sviluppare per poi passare i nostri sviluppi alle divisioni. In secondo luogo, per queste innovazioni radicali in settori di applicazione nuovi come quelli di cui ci stiamo occupando ora, nessuna divisione può assumersene l’intera responsabilità. Questi nuovi sviluppi così fondamentali devono essere gestiti in modo centralizzato, con una struttura adeguata e una gestione dei progetti adeguata, una documentazione adeguata e un modello Stage-Gate adeguato a supporto. Tutti gli specialisti, quelli del T & I,
delle divisioni e del commerciale, sono integrati nei team di incubatori”.
Una tendenza: Plastica al posto del metallo
“Per molti anni, c’è stata la tendenza ad allontanarsi dal metallo per avvicinarsi alla plastica, sia per risparmiare peso, sia perché i componenti plastici offrono una maggiore libertà di progettazione. Nelle nuove applicazioni e nelle nuove tecnologie, questa tendenza si rafforza. Tenendo presente questo aspetto, stiamo iniziando a produrre materiali plastici internamente, affinché siano su misura delle applicazioni dei clienti e non semplicemente acquistati. In alcuni casi, infatti, per le nuove applicazioni non riusciamo a trovare i materiali plastici giusto sul mercato. Di conseguenza dobbiamo produrceli da soli. Ecco perché nel mio team c’è un gruppo preposto alla plastica che intendiamo rafforzare”.
Un must: Sviluppare i materiali più velocemente
“Le finestre temporali aperte a FST sui nuovi mercati sono limitate. Dobbiamo sbrigarci! Il lavoro di sviluppo deve essere più veloce e più efficiente. Per questo motivo, noi dello sviluppo dei materiali ci dedicheremo ancora più intensamente al tema della digitalizzazione. Come possiamo sfruttare ancora meglio le conoscenze disponibili? Come possiamo interconnettere fra loro in modo intelligente dati e persone? I metodi come l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico possono aiutarci ad accorciare i cicli di sviluppo.
Ci servono, ad esempio, sperimentazioni più ingegnose per riuscire a capire in meno tempo e con meno prove che cosa caratterizzi un materiale. Nel caso ideale, possiamo prevedere le proprietà delle formule servendoci di grandi volumi di dati derivanti dalle conoscenze esistenti. Se il computer, già in base alle esigenze e ai parametri che inseriamo, ci sputa fuori un paio di mescole campione come punto di partenza per il nostro sviluppo, guadagniamo enormemente in velocità.
Purtroppo, le simulazioni al computer come quelle che utilizziamo per lo sviluppo prodotti e processi, ad esempio per simulare il comportamento di scorrimento di un materiale nella cavità dello stampo, non sono ancora a nostra disposizione per la scelta del materiale migliore. Anche questa è una delle priorità per il futuro. Grazie ai nostri colleghi della ricerca centralizzata (FTI), già ora possiamo far uso di simulazioni che ci permetto di prevedere la durata di vita di un materiale in una determinata applicazione. Complessivamente, sia la digitalizzazione che la simulazione sono entrambe finalizzate a ridurre la durata di quei cicli di sviluppo che richiedono tantissimo lavoro di laboratorio”.
Due standard: I processi di sviluppo TIP e PDP
“Per trovare con efficacia soluzioni innovative capaci di soddisfare le esigenze dei settori della mobilità elettrica e dell’economia dell’idrogeno abbiamo bisogno di processi chiaramente definiti e standardizzati a livello globale. Vista la natura generale delle nuove problematiche, un approccio guidato a livello centralizzato promette un successo maggiore rispetto ad un approccio decentrato.
Insieme alle divisioni, T & I ha messo a punto due standard di processo strutturati con i quali FST gestisce lo sviluppo dei propri prodotti. Entrambi sono in linea con il modello Stage-Gate, ovvero l’intero processo di sviluppo è suddiviso in fasi. Al termine di ogni fase viene eseguita una valutazione del progetto e si decide se sia più ragionevole annullare o proseguire il progetto.
Uno dei due standard di processo di FST è il processo di sviluppo del prodotto, abbreviato PDP (Product Development Process), più incrementale. Prevede principalmente il perfezionamento di prodotti già esistenti oppure sviluppi in settori in cui FST vanta già una grande esperienza. Il metodo PDP viene applicato soprattutto nelle divisioni.
Negli ultimi anni abbiamo creato anche un nuovo processo di innovazione tecnologica, il TIP, ossia Technology Innovation Process. Con il TIP, noi di T & I ci occupiamo dei nuovi grandi argomenti del momento, che spesso, all’inizio, non sappiamo neppure come affrontare. Il TIP parte da molto prima del PDP: come prima cosa, dobbiamo capire da dove inizia il nostro lavoro di sviluppo, da dove partiamo. In questi casi, la responsabilità generale all’interno di T & I è spesso legata al presviluppo dei prodotti. Lo sviluppo dei materiali, come anche lo sviluppo dei processi, è quindi praticamente il suo fornitore. Raggiunto un certo livello di maturità, il processo di presviluppo TIP passa quindi al normale processo di sviluppo del prodotto PDP. Questo è spesso accompagnato da un trasferimento dell’innovazione a una divisione, in cui trova quindi la sua ultima fermata.
In linea di principio, cerchiamo di coinvolgere tempestivamente uno o due clienti Lead anche nei casi di presviluppo che, in fase iniziale, non prevedono una richiesta concreta del cliente. In questo modo otteniamo un feedback immediato dal cliente e sappiamo se stiamo andando nella giusta direzione”.
Parola chiave: Carenza di materie prime
“Dopo le grandi impasse di questi ultimi anni, la situazione sui mercati delle materie prime si è in qualche modo calmata. Ciononostante, intendiamo fermamente ridurre la dipendenza da singoli paesi o singoli fornitori. Mentre, alla luce delle grandi sfide e delle problematiche generali, per lo sviluppo dei materiali la lancetta di FST è rivolta in direzione centralizzazione, gli acquisti di materie prime si stanno evolvendo verso un accorciamento della catena di approvvigionamento con il motto “local for local”. Di questo si stanno attualmente occupando i nostri colleghi e colleghe del commerciale e del Supply Chain Management”.
Parola chiave: Gestione delle materie prime
„In FST, utilizziamo una gamma vastissima di materie prime che comporta un lavoro amministrativo altrettanto grande. Per questo stiamo valutando come standardizzare maggiormente le nostre materie prime. Vogliamo evitare che il portafoglio di materie prime ci sfugga di mano e diventi troppo complesso da gestire. Occorre ridurre la complessità riducendo opportunamente la varietà di mescole, è questa la soluzione. In questo periodo strategico è necessario agire in tal senso.
L’ordine del giorno prevede anche l’analisi del dual sourcing e della qualifica delle materie prime: come possiamo acquisire una maggiore flessibilità per affrontare crisi future, colli di bottiglia nelle consegne o gli aumenti di prezzo di un fornitore? Come possiamo creare maggiore flessibilità nella scelta delle materie prime? Se una di queste materie prime comincia a scarseggiare o diventa estremamente costosa, possiamo sostituirla con un’altra? Da questo punto di vista, vogliamo diventare più stabili e più flessibili”.
Parola chiave: PFAS
“L’Unione Europea ha in piano di limitare o addirittura di vietare l’uso di sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), di cui fanno parte anche i fluoropolimeri FKM e PTFE.
Alla questione si lavorerà alacremente nei prossimi anni, un “cantiere” che dovremo gestire bene e in modo centralizzato. Una quota significativa del nostro fatturato la otteniamo da prodotti che contengono fluoropolimeri, che fanno parte dei PFAS.
L’argomento presenta diversi aspetti importanti per FST. Nella peggiore delle ipotesi verrà indetto un uso limitato di questo gruppo di sostanze. Sarebbe un’operazione dirompente che comporterebbe una sfida enorme. In quel caso dovremo trovare soluzioni idonee a sostituirli. Ovviamente non sappiamo per certo se arriveremo davvero a tal punto. Il PTFE in sé, ad esempio, non è tossico, viene utilizzato come rivestimento per pentole da cucina e addirittura all’interno del corpo umano nel settore dell’implantologia dentale.
A mio avviso, il problema attualmente molto più pressante è che i nostri fornitori di PTFE o fluoroelastomero devono configurare in poco tempo la loro produzione affinché avvenga senza emissioni di sostanze chimiche contenenti fluoro nocive per l’ambiente. Attualmente, tutti i nostri fornitori stanno lavorando per rendere i propri processi adatti alle esigenze dell’Unione. Di conseguenza, cambieranno anche tipologie di materiale e, in futuro, non ci forniranno più esattamente i materiali che ci forniscono oggi. Questo può avere un impatto di vasta portata sui nostri processi, sulle nostre ricette, sui prodotti finali e sulle loro prestazioni.
Per noi, i cambiamenti attuati dai nostri fornitori di materie prime rappresentano un lavoro enorme. Dobbiamo riesaminare tutto il portafoglio dei prodotti interessati. Inoltre, constatiamo che i nostri fornitori non solo stanno modificando la gamma dei prodotti offerti in termini di proprietà dei materiali, ma allo stesso tempo la stanno razionalizzando. Alcune tipologie svaniscono nel nulla senza sostituto alcuno. Alla luce di ciò, dovremo adattare di conseguenza le nostre ricette.
Di seguito facciamo un esempio che spiega chiaramente l’impatto di questi cambiamenti nel breve periodo: un tipo di polimero di un solo produttore viene consegnato a quattro stabilimenti di FST nei quali si producono mescole. Ne otteniamo ben trentaquattro mescole diverse. Queste mescole vengono spedite a diciassette stabilimenti di produzione di FST in tutto il mondo dove vengono trasformate. Dietro a tutto questo ci sono ottantasette clienti che acquistano duecentonovanta articoli per quantitativi che arrivano ai novanta milioni di pezzi l’anno. Non ne abbiamo uno solo di fornitori, bensì svariati e da loro acquistiamo non solo uno, ma tantissimi tipi di polimero per i quali la situazione sarà certamente simile. Per ciascuno di questi tipi dobbiamo esaminare la ricetta! A volte dobbiamo modificare lei, a volte il processo. Alla fine, dobbiamo contattare i clienti per fargli vedere la modifica. A quel punto, i clienti devono dare la loro approvazione. Tutto questo richiede risorse dedicate.
Probabilmente dovremo anche cercare di capire cosa succede a una guarnizione di rifiuto prodotta con i fluoropolimeri alla fine della vita di un prodotto. Come possiamo smaltire i nostri prodotti senza emissioni? In sunto: il complesso argomento dei PFAS preoccupa l’intera organizzazione, dallo sviluppo al commerciale, anche qualora ci fosse permesso di continuare a utilizzare i fluoropolimeri”.
Parola chiave: Sostenibilità
“Sinora, la sostenibilità non è mai stata il criterio decisivo che portava i clienti a optare per le nostre guarnizioni. Oggi, i nostri prodotti vengono acquistati soprattutto perché offrono ottime prestazioni e un prezzo proporzionale alla loro performance. Sempre più clienti, però, ci chiedono informazioni sull’impronta di carbonio delle nostre tenute. Oltre al prezzo e alle prestazioni, in futuro sarà proprio la sostenibilità ad essere il terzo criterio di vendita.
Uno dei nostri progetti interni mira a rendere più sostenibile il nostro portafoglio di materie prime. Questo progetto cerca, tra le altre cose, di classificare le nostre materie prime in termini di sostenibilità. I valori ottenuti li abbiamo già implementati nei database delle nostre ricette, a determinati gruppi di materie prime abbiamo assegnato dei dati ricavati da dei database esterni. Ad oggi, però, non disponiamo dei dati specifici dei fornitori. In futuro vorremmo sapere anche dai nostri fornitori che zavorra di anidride carbonica porta con sé una materia prima. Inoltre, ci concentriamo anche sui materiali con un’impronta ecologica ridotta provenienti da materie prime rinnovabili o da circuiti di riciclaggio.
La sostenibilità di una guarnizione, però, non dipende solo dal materiale, ma anche fortemente dall’energia necessaria per il nostro processo di produzione. È proprio nell’efficienza di questi processi, a mio parere, che risiede la via principale verso la sostenibilità. Ma svolge un ruolo importante anche la prevenzione dei rifiuti”.
La Dott.ssa Ruth Bieringer …
… dirige il settore della tecnologia dei materiali in Technology & Innovation di Freudenberg Sealing Technologies (FST) dal 2020 come Vice President. Laureata in chimica dei polimeri, la Bieringer è globalmente responsabile dello sviluppo e del presviluppo dei materiali in FST. Oltre a ciò, è anche responsabile della compliance, ossia dell’osservanza delle normative e delle disposizioni di legge come il regolamento sulle sostanze chimiche (REACH) dell’Unione Europea. Circa tre quinti della sua squadra, formata da quasi cinquanta persone, risiedono a Weinheim, gli altri due quinti a Plymouth.
A livello di gruppo, Ruth Bieringer è a capo della piattaforma tecnologica dei polimeri di Freudenberg, funzione che svolgeva già durante il periodo trascorso in Freudenberg Technology Innovation (FTI). Nel 2003 è entrata a far parte del FTI, il dipartimento di ricerca e sviluppo centrale del Gruppo Freudenberg, come responsabile di progetto per poi passare alla guida di diversi dipartimenti.
