Collaborer pour guider l’avenir de l’industrie

Le leadership dans l’industrie manufacturière consiste à repousser les limites, à découvrir de nouvelles façons de faire, à suivre les dernières découvertes, à tirer parti des nouvelles technologies et techniques de recherche et à s’accaparer le marché des talents prometteurs.

« Nous travaillons sur des sujets d’avant-garde et investissons nos propres ressources internes pour rester à la pointe dans ce domaine, explique Ryan Evans, directeur de la R&D, mais nous travaillons également avec des partenaires extérieurs. Comme nous, ils essaient de décider quels risques techniques nous devons prendre aujourd’hui pour favoriser les développements de demain ».

Les chercheurs de Timken travaillent actuellement en partenariat avec une douzaine d’universités et de laboratoires nationaux, dont l’université de Purdue et le laboratoire national d’Oak Ridge, ainsi que l’université d’Aix-la-Chapelle en Allemagne et l’université de Sheffield au Royaume-Uni. Les projets vont du développement d’alliages à la modélisation dynamique en passant par l’ingénierie d’application.

Les avantages du partenariat

Outre des experts, des professeurs et des étudiants spécialisés, les partenaires techniques mettent souvent à disposition des biens et des équipements à la pointe de la technologie, parfois très réglementés. Oak Ridge en est un exemple : Ce laboratoire est l’un des rares au monde à disposer d’équipements de diffusion des neutrons, qui reposent sur la fission nucléaire, ce que peu de laboratoires dans le monde sont autorisés à faire.

« De nombreuses idées actuelles en faveur du développement durable et de l’efficacité énergétique pour les clients de Timken trouvent leur origine dans nos relations universitaires de longue date dans le domaine de la rhéologie », déclare [Ryan] Evans.

Les partenariats universitaires permettent également aux chercheurs de Timken de découvrir et de recruter des étudiants talentueux : la prochaine génération de leaders technologiques. « Nous nous efforçons constamment de recruter les meilleurs et les plus brillants, et nos projets de recherche conjoints sont un excellent moyen de les découvrir sur le terrain », affirme M. Evans. La collaboration étroite avec les universités permet au service de R&D de Timken de se rapprocher et de s’engager auprès des meilleurs étudiants qui effectuent des travaux prometteurs dans des domaines importants pour l’entreprise.

Les avantages sont réciproques. « Nos partenaires techniques ont accès à la perspective industrielle de Timken, ce qui leur permet de mieux comprendre les besoins du marché et ce qui apporte de la valeur ajoutée », précise M. Evans. « Les chercheurs distillent ces connaissances pour en faire des éléments techniques fondamentaux sur lesquels ils peuvent travailler de manière non exclusive afin de mener des recherches en amont de la concurrence. Ensemble, nous publions ces recherches et nous faisons progresser la technologie. »

Aider les clients de Timken à être à la pointe de leur secteur d’activité

Certains partenariats, comme celui conclu avec l’université de Purdue, remontent à plusieurs dizaines d’années. « Nombre de nos modèles d’analyse dynamique des roulements proviennent de la science fondamentale développée en partenariat avec Purdue il y a de nombreuses années », explique M. Evans. Ces modèles permettent aux ingénieurs de Timken d’analyser et de prévoir les performances des roulements, afin d’aider les clients à comprendre comment leur application se comportera sur le terrain.

Il y a quelques années, lorsque des clients du secteur de l’e-mobilité ont commencé à demander aux ingénieurs de Timken de prédire l’efficacité des roulements dans leurs systèmes, M. Evans et son équipe se sont tournés vers l’université Georgia Tech pour les aider à comprendre comment la viscosité de l’huile évolue sous la pression. Les dirigeants de l’entreprise ont décidé d’investir dans certains des équipements qu’ils avaient vus à Georgia Tech. Aujourd’hui, le laboratoire de rhéologie de Timken joue un rôle important dans l’avancement de la technologie des véhicules électriques.

Aujourd’hui, l’équipe de rhéologie travaille avec l’université d’Akron sur des innovations concernant les lubrifiants à base d’eau. « De nombreuses idées actuelles en faveur du développement durable et de l’efficacité énergétique pour les clients de Timken trouvent leur origine dans nos relations universitaires de longue date dans le domaine de la rhéologie », déclare M. Evans.

L’avenir : l’IA et l’apprentissage automatique

Au cours des prochaines années, M. Evans s’attend à voir se multiplier les partenariats axés sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique. « Nous envisageons l’intelligence artificielle pour les technologies d’assurance qualité et pour tirer parti de nos connaissances et de nos archives afin de former de nouveaux ingénieurs », explique M. Evans. « Nous l’envisageons également pour la surveillance et le contrôle des machines, l’automatisation des ateliers et les usines du futur. »

Alors que la technologie révèle de nouvelles possibilités dans le monde, les partenaires universitaires de Timken aident l’entreprise à rester à la pointe du progrès pour que les clients puissent en faire autant. « Ces relations externes nous permettent d’expérimenter et d’essayer des concepts techniquement incertains tandis que nos chercheurs internes affinent et démontrent les technologies à plus court terme qui continueront à mener notre industrie vers l’avenir », affirme M. Evans.

Une recherche qui définit l’avenir

L’équipe de R&D de classe mondiale de Timken collabore avec des laboratoires nationaux et des universités du monde entier. Voici un aperçu de quelques projets d’avenir sur lesquels nous travaillons actuellement.

Développer les matériaux du futur

Ryan Evans, Directeur de R&D

Partenaires : Laboratoires nationaux d’Ames et d’Argonne

Objectifs du programme :

Développer deux nouveaux alliages qui amélioreront considérablement la durée de vie des roulements dans des environnements difficiles, comme les éoliennes et les pompes à hydrogène liquide.

Pourquoi s’associer ?

Ce projet réunit une équipe verticalement intégrée d’institutions de recherche et de partenaires industriels de premier plan afin d’accélérer le développement d’alliages légers, à forte entropie et super-élastiques qui contribueront à transformer le paysage de la production mondiale d’énergie.

Résultats pour les clients :

L’équipe s’est fixé pour objectif de développer des alliages qui réduiront de 20 à 40 % les coûts d’exploitation et d’entretien des éoliennes, tout en augmentant la durée de vie des roulements de plus de 100 % pour ces applications.

Les nouveaux alliages contribueront également à l’initiative Earth Shot du Département américain de l’énergie, dont l’objectif est de réduire le coût de l’hydrogène propre de 80 % d’ici à 2030. Les obstacles actuels liés aux matériaux empêchent la prolifération des applications de stockage, de distribution et de transport de l’énergie basées sur l’hydrogène, comme les turbines à gaz qui propulsent les avions de ligne.

« Nous sommes enthousiastes à l’idée de rechercher des matériaux modernes non sidérurgiques tels que ces alliages à forte entropie et super-élastiques pour voir s’ils peuvent apporter de la valeur à nos produits, à la fois dans des conditions environnementales standard et extrêmes. Il est logique de relever ce défi en s’associant avec les laboratoires nationaux d’Ames et d’Argonne, deux des meilleurs organismes de recherche au monde. »

– Ryan Evans

Résoudre le problème de la défaillance prématurée des roulements de l’arbre principal des éoliennes

Scott Hyde, Scientifique principal, R&D sur les matériaux

Partenaires : Laboratoire national d’Argonne

Objectifs du programme :

Comprendre l’effet des courants électriques parasites sur les dommages causés par les fissures de gravure blanche (WEC) dans les roulements de l’arbre principal des éoliennes. Étudier les facteurs tribologiques et matériels, notamment la morphologie et la composition de l’acier, le traitement thermique et la chimie des lubrifiants.

Pourquoi s’associer ?

Un client de Timken a demandé à participer à cette étude, qui pouvait être menée plus efficacement au laboratoire national d’Argonne que sur le site de Timken. Timken fournit la préparation des échantillons, l’analyse des matériaux et l’expertise en matière de roulements, tout en acquérant des connaissances et une solution potentielle à un problème pressant des clients du secteur de l’énergie éolienne.

Résultats pour le client :

Les connaissances résultant de cette recherche sont susceptibles d’aider l’industrie à fournir des systèmes de roulements d’éoliennes plus résistants aux conditions extrêmes présentes dans les applications d’énergie éolienne.

« Il est très enthousiasmant d’interagir, de discuter des résultats et de partager des expériences avec d’autres leaders de la communauté scientifique sur ce sujet passionnant et pertinent. »

– Scott Hyde

Évaluation des revêtements d’oxyde noir au niveau atomique

Vikram Bedekar, responsable de R&D pour le développement des matériaux

Lizeth Sanchez, ingénieure principale en matériaux

Partenaires : Oak Ridge National Laboratory

Objectifs du programme :

Réduire le temps de traitement et améliorer les performances du revêtement d’oxyde noir utilisé dans les roulements d’éoliennes, en utilisant la tomographie par sonde atomique pour révéler sa composition et sa structure.

Pourquoi s’associer ?

Le revêtement d’oxyde noir utilisé pour réduire l’usure et améliorer les performances des roulements d’éoliennes est extrêmement fin, ce qui le rend difficile à caractériser. Le laboratoire national Oak Ridge (ORNL) du Département américain de l’énergie possède des instruments avancés de tomographie par sonde atomique, ce qui a permis aux chercheurs de Timken d’évaluer la chimie du revêtement d’oxyde noir au niveau atomique, afin de voir comment sont organisés les atomes.

Résultats pour le client :

Grâce aux résultats de cette recherche, l’équipe identifie des moyens de réduire le coût des revêtements d’oxyde noir et d’obtenir des revêtements similaires et fonctionnels tout en réduisant la durée des cycles de traitement. La compréhension des composants du revêtement permet également à l’équipe d’identifier les moyens d’améliorer les performances du revêtement au fil du temps.

« C’était la première fois que je travaillais dans ce laboratoire historique, et j’ai pu visiter les installations et voir tous les différents microscopes. C’était incroyable d’analyser le matériau à ce niveau, de comprendre sa composition atomique et de faire partie du processus du début à la fin. »

– Lizeth Sanchez


Le programme Innovation Spotlight récompense les chercheurs de R&D qui apportent une valeur ajoutée aux clients et contribuent à la réussite de Timken. Pour en savoir plus.