Dr Ruth Bieringer, wiceprezes ds. technologii materiałowych w Technology & Innovation (T & I) w Freudenberg Sealing Technologies (FST), komentuje różne tematy związane z materiałami.
„Mamy obecnie ogromną szansę na poszerzenie naszego portfolio, a tym samym całej firmy. Nasze zadania i baza klientów poszerzają się, a zakres materiałów staje się coraz bardziej zróżnicowany. Pracujemy nad niezwykle ekscytującymi zadaniami i nowymi produktami na nowe rynki. Stawia to przed nami nowe wyzwania”.
Podział zadań: T & I i dywizje
„W T&I zajmujemy się przede wszystkim zaawansowanym rozwojem. Wiąże się to albo z zupełnie nowymi obszarami tematycznymi, w których FST nie jest jeszcze aktywna. Albo zajmujemy się tematami, które dotyczą więcej niż jednego działu lub mają nadrzędne znaczenie. Z drugiej strony działy wykonują głównie przyrostowe prace rozwojowe, tj. ciągłe i stopniowe ulepszanie istniejących produktów, usług lub procesów; tutaj również zapewniamy wsparcie w razie potrzeby.
Dobrze zorganizowana współpraca między działem T&I a oddziałami ma kluczowe znaczenie dla przyszłości. Z jednej strony, aby uniknąć zwolnień. Z drugiej strony, aby prawidłowo ustalić priorytety tematów. Musimy upewnić się, że wszyscy pracujemy nad właściwą treścią w FST i że skupiamy się na tematach, które są naprawdę istotne dla nas i naszych klientów. W obecnym okresie strategicznym chcemy jeszcze wyraźniej ustrukturyzować tę sieciową współpracę między T & I Materials Development a oddziałami”.
Wyzwania związane z opracowywaniem materiałów
„Obecnie musimy radzić sobie z zupełnie nowymi zagadnieniami w aplikacjach, na rynkach i z klientami, których wcześniej nawet nie znaliśmy. Rozpoczynamy projekty rozwojowe, w których od samego początku nie wiemy, jakiego materiału użyjemy, jak będzie zorganizowany proces produkcyjny lub jak ostatecznie będzie wyglądał komponent”. Jeśli chodzi o treść, główny nacisk kładziemy na transformację energii, baterie, ogniwa paliwowe, elektrolizę, gospodarkę wodorową, e-mobilność, energię wiatrową i słoneczną – są to główne czynniki napędzające obecny rozwój.
Te nowe tematy są znacznie bardziej kompleksowe i wymagające niż na przykład rozwój następnej generacji Simmerringów w przeszłości – specjaliści w dziale poradzili sobie z tym bardzo dobrze samodzielnie, bez większego wsparcia ze strony T & I. Ale zdecentralizowane podejście jest dla nas mało pomocne, jeśli chodzi o te nowe tematy. Ale w przypadku tych nowych tematów zdecentralizowane podejście niewiele nam pomoże. Potrzebujemy scentralizowanych wytycznych dla tych nowych aplikacji w nowych obszarach tematycznych, aby wszyscy podążali we właściwym kierunku. Musimy zmniejszyć złożoność w firmie. Wymaga to od nas ponownego przemyślenia! To będzie płynny proces w małych krokach, a nie rewolucja.
Właściwości materiałów, na których wcześniej nie skupialiśmy się w FST, stają się coraz ważniejsze. Materiały muszą przewodzić prąd elektryczny. Lub izolujące termicznie. Lub przewodzące ciepło. Lub przewodzące ciepło, ale izolujące elektrycznie. Lub ekranujące elektromagnetycznie. W FST tradycyjnie pracujemy z gumą, z połączeniem guma-metal. Obecnie coraz bardziej koncentrujemy się na tworzywach termoplastycznych i innych kombinacjach materiałów, takich jak kompozyty gumowo-termoplastyczne. Towarzyszą temu inne metody przetwarzania i inne procesy generowania i przetwarzania materiałów oraz wytwarzania z nich produktów. Krótko mówiąc, portfolio materiałów i właściwości materiałów, z którymi mamy do czynienia, stają się znacznie bardziej zróżnicowane. To połączenie czegoś zupełnie nowego i ogromnej różnorodności stanowi poważne wyzwanie”.
Jedno rozwiązanie: inkubatory
„FST utworzyła zespoły inkubatorów po dokładnym ustaleniu priorytetów w oparciu o badania rynku dotyczące obiecujących tematów rozwojowych. Dlaczego? Z jednej strony, w T&I nie chcemy opracowywać czegoś w wieży z kości słoniowej, a następnie przekazywać to oddziałom. Z drugiej strony, jeśli chodzi o radykalne nowe rozwiązania w nowych obszarach zastosowań, takich jak te, które obecnie rozwijamy, żaden dział nie może sam przejąć inicjatywy. Takie fundamentalne nowe rozwiązania muszą być zarządzane centralnie, z odpowiednią strukturą i właściwym zarządzaniem projektami, odpowiednią dokumentacją i odpowiednim procesem etapowym. Wszyscy specjaliści – z działu T & I, z działów, ze sprzedaży – są zaangażowani w zespoły inkubatorów”.
Trend: plastik zamiast metalu
„Przez wiele lat panował trend odchodzenia od metalu na rzecz tworzyw sztucznych: aby zmniejszyć wagę i ponieważ części z tworzyw sztucznych oferują większą swobodę projektowania. Trend ten umacnia się w nowych zastosowaniach i technologiach. W tym kontekście zaczynamy sami produkować tworzywa sztuczne, tj. dostosowywać je do zastosowań klienta, a nie tylko je kupować. Czasami nie możemy znaleźć na rynku odpowiednich tworzyw sztucznych do nowych zastosowań. Musimy więc zrobić to sami. Dlatego mój zespół ma grupę ds. tworzyw sztucznych, którą chcemy rozbudować”.
Konieczność: Szybsze opracowywanie materiałów
„Okna możliwości otwarte dla FST na nowych rynkach są ograniczone. Musimy być szybcy! Prace rozwojowe w coraz większym stopniu dotyczą szybkości i wydajności. Dlatego będziemy jeszcze intensywniej koncentrować się na temacie cyfryzacji w rozwoju materiałów. Jak możemy jeszcze lepiej wykorzystać istniejącą wiedzę? Jak możemy inteligentnie łączyć dane i ludzi? Metody takie jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe mogą pomóc nam skrócić cykle rozwoju.
Na przykład potrzebujemy inteligentniejszych testów, aby dowiedzieć się, co charakteryzuje dany materiał w mniejszej liczbie testów w krótszym czasie. Idealnie byłoby, gdybyśmy byli w stanie przewidzieć właściwości preparatów przy użyciu dużej ilości danych z istniejącej wiedzy. Jeśli komputer wypluje kilka przykładowych mieszanek jako punkt wyjścia dla naszego rozwoju w oparciu o wprowadzone przez nas wymagania i parametry, zyskamy ogromną szybkość.
Symulacje komputerowe, takie jak te, których używamy w rozwoju produktu lub procesu, na przykład do symulacji zachowania przepływu materiału w gnieździe narzędzia, niestety nie są jeszcze dostępne dla nas przy wyborze najlepszego możliwego materiału. Jest to również jeden z głównych tematów na przyszłość. Dzięki naszym kolegom z działu badań centralnych (RTI) mamy już dostęp do symulacji, które przewidują żywotność materiału w konkretnym zastosowaniu. Ogólnie rzecz biorąc, zarówno cyfryzacja, jak i symulacja mają na celu zmniejszenie czasochłonnych pętli rozwoju, które wymagają dużo pracy laboratoryjnej”.
Dwa standardy: Procesy rozwoju TIP i PDP
„Aby skutecznie opracowywać innowacyjne rozwiązania dla nowych tematów, od elektromobilności po gospodarkę wodorową, potrzebujemy jasno zdefiniowanych, globalnie znormalizowanych procesów. Ze względu na nadrzędny charakter nowych zagadnień, podejście zarządzane centralnie jest bardziej obiecujące niż podejście zdecentralizowane.
Wspólnie z działami, T&I opracowało dwa ustrukturyzowane standardy procesów, które FST wykorzystuje do rozwoju produktów. Oba są procesami etapowymi. Oznacza to, że cały proces rozwoju jest podzielony na etapy. Po każdym etapie przeprowadzana jest ocena projektu i podejmowana jest decyzja, czy projekt powinien zostać anulowany, czy kontynuowany.
Jednym z dwóch standardów procesowych FST jest bardziej przyrostowy proces rozwoju produktu, w skrócie PDP. Obejmuje on przede wszystkim dalszy rozwój istniejących produktów lub rozwój w obszarach, w których FST jest już bardzo dobrze zorientowana. PDP przebiega głównie w działach.
W ostatnich latach zreorganizowaliśmy Proces Innowacji Technologicznych, w skrócie TIP. Dzięki TIP w T&I zajmujemy się dużymi, nowymi tematami, z którymi często nawet nie wiemy, jak sobie poradzić na początku. TIP zaczyna się znacznie wcześniej niż PDP: najpierw musimy ustalić, gdzie zaczynają się nasze prace rozwojowe, od czego zaczynamy. W takich przypadkach ogólna odpowiedzialność w ramach T&I często spoczywa na dziale rozwoju produktu. Rozwój materiałów jest wtedy – podobnie jak rozwój procesów – w mniejszym lub większym stopniu ich dostawcą. Po osiągnięciu pewnego poziomu dojrzałości, proces rozwoju zaawansowanego TIP jest następnie przenoszony do normalnego procesu rozwoju produktu PDP. Często towarzyszy temu przeniesienie tematu do działu, w którym innowacja znajduje swój port macierzysty.
Zawsze staramy się zaangażować jednego lub dwóch wiodących klientów na wczesnym etapie, nawet w przypadku zaawansowanych rozwiązań, które nie są oparte na konkretnej prośbie klienta na początku. Daje nam to natychmiastową informację zwrotną od klienta i mówi nam, czy zmierzamy we właściwym kierunku”.
Słowo kluczowe: niedobór surowców
„Po poważnych wąskich gardłach w niedawnej przeszłości, sytuacja na rynkach surowców nieco się poprawiła. Niemniej jednak chcemy zmniejszyć naszą zależność od poszczególnych krajów lub dostawców. Podczas gdy wahadło w FST przesuwa się w kierunku centralizacji rozwoju materiałów w świetle głównych wyzwań i nadrzędnych kwestii, zakupy surowców zmierzają w kierunku skrócenia łańcuchów dostaw zgodnie z maksymą „lokalnie za lokalnie”. Właśnie nad tym pracują obecnie nasi koledzy z działu zakupów i zarządzania łańcuchem dostaw”.
Słowo kluczowe: Zarządzanie surowcami
„W FST korzystamy z bardzo dużego portfolio surowców, co wiąże się z odpowiednio dużym obciążeniem administracyjnym. Dlatego zastanawiamy się, w jaki sposób możemy w większym stopniu ustandaryzować nasze surowce. Chcemy zapobiec sytuacji, w której portfolio surowców wymknie się spod kontroli i stanie się zbyt skomplikowane w zarządzaniu. Rozwiązaniem jest zmniejszenie złożoności poprzez ograniczenie różnorodności mieszanek. Istnieje potrzeba podjęcia działań w tym okresie strategicznym.
Temat podwójnego zaopatrzenia/kwalifikacji surowców jest również w naszym programie: Jak możemy bardziej elastycznie przygotować się na przyszłe kryzysy, wąskie gardła w dostawach lub podwyżki cen od dostawcy? Jak możemy zapewnić większą elastyczność w doborze surowców? Jeśli jednego surowca zabraknie lub będzie on wyjątkowo drogi, czy możemy użyć innego? Chcemy stać się bardziej solidni i elastyczni pod tym względem”.
Słowo kluczowe: PFAS
„Unia Europejska planuje ograniczyć lub zakazać stosowania substancji perfluoroalkilowych i polifluoroalkilowych (PFAS), które obejmują fluoropolimery FKM i PTFE.
Ten temat będzie ogromnym placem budowy w nadchodzących latach i musimy nim dobrze zarządzać na szczeblu centralnym. Znaczną część naszej sprzedaży generujemy dzięki produktom zawierającym fluoropolimery, które są PFAS.
Kwestia ta ma kilka wymiarów dla FST. W najgorszym przypadku korzystanie z grupy substancji zostanie ograniczone. Byłoby to destrukcyjne, ogromne wyzwanie. Musielibyśmy wtedy znaleźć rozwiązania, które je zastąpią. Czas pokaże, czy tak się rzeczywiście stanie. Na przykład PTFE jako taki nie jest toksyczny. Jest stosowany jako powłoka patelni w gotowaniu, a nawet w implantologii w ludzkim ciele.
Moim zdaniem obecnie znacznie bardziej palącym problemem jest to, że nasi dostawcy PTFE i FKM muszą zorganizować swoją produkcję bez szkodliwych dla środowiska emisji chemikaliów zawierających fluor w perspektywie krótkoterminowej. Wszyscy nasi dostawcy pracują obecnie nad odpowiednią reorganizacją swoich procesów. W rezultacie zmieniają oni rodzaje materiałów. W przyszłości nie będą już dostarczać nam dokładnie tych samych materiałów, które otrzymujemy obecnie. Może to mieć daleko idące skutki dla naszych procesów, receptur, produktów końcowych i ich wydajności.
Zmiany dotyczące naszych dostawców surowców oznaczają dla nas ogromną ilość pracy. Musimy przeanalizować całe portfolio, którego to dotyczy. Zdajemy sobie również sprawę, że nasi dostawcy nie tylko zmieniają swoje portfolio pod względem właściwości materiałów, ale także usprawniają je w tym samym czasie. Niektóre typy są porzucane bez zastępowania ich innymi. W związku z tym będziemy musieli dostosować receptury.
Przykład ilustrujący zakres tych oczekiwanych krótkoterminowych zmian: gatunek polimeru od jednego producenta trafia do czterech zakładów FST, w których produkujemy mieszanki. Przekształcamy go w 34 różne mieszanki. Mieszanki te są wysyłane do 17 zakładów produkcyjnych FST na całym świecie. Za tym stoi 87 klientów, którzy kupują 290 produktów w ilości 90 milionów sztuk rocznie. Nie mamy tylko jednego dostawcy, ale kilku, i nie kupujemy tylko jednego rodzaju polimeru od każdego z nich, ale wielu, z których każdy ma podobną sytuację. Musimy sprawdzać receptury dla każdego z tych typów! Czasami musimy zmienić recepturę, czasami proces. Następnie musimy porozmawiać z klientami i pokazać im zmiany. Następnie klienci muszą ją zatwierdzić. To wiąże zasoby.
Być może będziemy musieli również zastanowić się, co stanie się z odpadami z uszczelnienia wykonanego z fluoropolimerów po zakończeniu jego eksploatacji. W jaki sposób nasze produkty mogą być utylizowane w sposób bezemisyjny? Krótko mówiąc, PFAS to kwestia, która dotyczy całej organizacji, od rozwoju po sprzedaż – nawet jeśli będziemy mogli nadal używać fluoropolimerów”.
Słowo kluczowe: Zrównoważony rozwój
„Zrównoważony rozwój nie był jeszcze decydującym kryterium, którym kierowali się klienci przy wyborze naszych uszczelek. Obecnie nasze produkty są kupowane głównie dlatego, że oferują dobrą wydajność i cenę odpowiadającą tej wydajności. Jednak coraz więcej klientów pyta o ślad węglowy naszych uszczelek. Oprócz ceny i wydajności, zrównoważony rozwój będzie w przyszłości trzecim kryterium sprzedaży.
Jeden z naszych wewnętrznych projektów ma na celu uczynienie naszego portfolio surowców bardziej zrównoważonym. Obejmuje to między innymi ocenę naszych surowców pod kątem zrównoważonego rozwoju. Wdrożyliśmy już te wartości w naszych bazach receptur i przypisaliśmy dane do niektórych grup surowców, które zaczerpnęliśmy z zewnętrznych baz danych. Nie mamy jednak jeszcze żadnych danych dotyczących poszczególnych dostawców. W przyszłości będziemy również chcieli dowiedzieć się od naszych dostawców, jaki plecak dwutlenku węgla zawiera dany surowiec. Poszukujemy również materiałów o niskim śladzie węglowym pochodzących z surowców odnawialnych lub z recyklingu.
Zrównoważony rozwój uszczelnienia zależy jednak nie tylko od materiału, ale także w dużej mierze od energii potrzebnej w procesie produkcyjnym. Moim zdaniem wydajność tych procesów jest największą dźwignią w kierunku zrównoważonego rozwoju. Unikanie odpadów również odgrywa ważną rolę”.
Dr Ruth Bieringer …
… jest wiceprezesem ds. technologii materiałowych w dziale technologii i innowacji Freudenberg Sealing Technologies (FST) od 2020 roku. Posiada tytuł doktora w dziedzinie chemii polimerów i ponosi globalną odpowiedzialność za rozwój materiałów i zaawansowany rozwój w FST. Jest również odpowiedzialna za zgodność, tj. przestrzeganie przepisów i regulacji prawnych, takich jak rozporządzenie Unii Europejskiej w sprawie chemikaliów REACH. Około trzech piątych jej zespołu liczącego prawie 50 osób znajduje się w Weinheim, a dwie piąte w Plymouth.
Na poziomie Grupy Ruth Bieringer kieruje platformą technologiczną Freudenberg Polymers. Rolę tę objęła już wcześniej, podczas pracy w Freudenberg Technology Innovation (FTI). Początkowo dołączyła do FTI, centralnej organizacji badawczo-rozwojowej Grupy Freudenberg, jako kierownik projektu w 2003 r., a następnie kierowała kilkoma działami.
