Collaborare per promuovere il futuro dell’industria

La leadership nel settore manifatturiero si basa sul superamento dei confini: scoprire nuovi modi di fare le cose, dar seguito alle ultime scoperte, sfruttare le nuove tecnologie e tecniche di ricerca e dominare il mercato dei talenti promettenti.

“Lavoriamo su argomenti all’avanguardia e investiamo le nostre risorse interne per mantenere la leadership nel campo, ma lavoriamo anche con partner esterni”, afferma Ryan Evans, direttore di R&S. Loro, come noi, stanno cercando di decidere quali rischi tecnici dovremmo correre oggi per spingere gli sviluppi di domani”.

I ricercatori Timken attualmente collaborano con una dozzina di università e laboratori nazionali, tra cui la Purdue University e il Laboratorio nazionale di Oak Ridge, così come l’Università di Aquisgrana in Germania e l’Università di Sheffield nel Regno Unito. I progetti spaziano dallo sviluppo di leghe alla modellazione dinamica e all’ingegneria applicativa.

I vantaggi della partnership

Oltre a esperti specializzati, professori e studenti, i partner tecnici offrono spesso risorse e attrezzature all’avanguardia, talvolta altamente regolamentate. Oak Ridge è un esempio: è una delle pochissime strutture al mondo con apparecchiature per lo scattering di neutroni che si basano sulla fissione nucleare: una cosa che pochi laboratori al mondo sono autorizzati a fare.

“Molte conoscenze attuali che promuovono sostenibilità ed efficienza energetica per i clienti Timken affondano le loro radici nelle nostre relazioni accademiche di lunga data nel campo della reologia”, afferma [Ryan] Evans.

Inoltre, le partnership universitarie offrono ai ricercatori di Timken l’opportunità di scoprire e reclutare studenti di talento, ossia la leadership tecnologica di nuova generazione. “Ci sforziamo costantemente di assumere i migliori e i più brillanti, e i nostri progetti di ricerca congiunti sono un ottimo modo per scoprirli quando sono ancora in erba”, afferma Evans. Lavorare a stretto contatto con le università aiuta il reparto R&S di Timken a connettersi e a interagire con l’élite degli studenti che svolgono un lavoro promettente in campi importanti per l’azienda.

I vantaggi vanno in entrambe le direzioni. “I nostri partner tecnici hanno accesso alla prospettiva industriale di Timken: una visione sulle nostre conoscenze relative alle esigenze del mercato e a ciò che apporta valore”, afferma Evans. “I ricercatori distillano queste informazioni fino ai fondamenti tecnici su cui possono lavorare liberamente per effettuare ricerche pre-competitive. Insieme, pubblichiamo la ricerca e promuoviamo la modernità”.

Aiutare i clienti Timken a diventare leader nei settori di competenza

Alcune partnership, come quella con la Purdue University, risalgono a decenni fa. “Molti dei nostri modelli di analisi dinamica sui cuscinetti sono nati dalla scienza fondamentale sviluppata in collaborazione con la Purdue molti anni fa”, afferma Evans. Questi modelli offrono agli ingegneri Timken la possibilità di analizzare e prevedere le prestazioni dei cuscinetti, per aiutare i clienti a capire come opereranno le loro applicazioni sul campo.

Alcuni anni fa, quando i clienti della mobilità elettrica hanno iniziato a chiedere agli ingegneri Timken di prevedere l’efficienza dei cuscinetti nei loro sistemi, Evans e il suo team si sono rivolti a Georgia Tech per aiutarli a capire come la viscosità dell’olio cambi sotto pressione. I leader aziendali hanno deciso di investire in alcune attrezzature osservate alla Georgia Tech e oggi il laboratorio di reologia di Timken svolge un ruolo importante nel progresso della tecnologia dei veicoli elettrici.

Oggi, il team di reologia sta lavorando con l’Università di Akron sulle innovazioni dei lubrificanti a base d’acqua. “Molte conoscenze attuali che promuovono sostenibilità ed efficienza energetica per i clienti Timken affondano le loro radici nelle nostre relazioni accademiche di lunga data nel campo della reologia”, afferma Evans.

Il futuro: intelligenza artificiale e apprendimento automatico

Nei prossimi anni, Evans si aspetta di vedere più partnership incentrate sull’intelligenza artificiale e sull’apprendimento automatico. “Stiamo considerando l’intelligenza artificiale per la tecnologia di controllo della qualitàe vogliamo sfruttare le nostre conoscenze e gli archivi per formare nuovi ingegneri”, afferma Evans. “La stiamo valutando anche per il monitoraggio e il controllo delle macchine, l’automazione delle officine e le fabbriche del futuro”.

Mentre la tecnologia rivela nuove possibilità nel mondo, i partner accademici di Timken aiutano l’azienda a restare all’avanguardia, in modo che anche i clienti possano fare lo stesso. “Queste relazioni esterne ci consentono di sperimentare e mettere alla prova concetti tecnicamente incerti; allo stesso tempo, i nostri ricercatori interni perfezionano e dimostrano le tecnologie a più breve termine che continuano a guidare il nostro settore verso il futuro”, afferma Evans.

La ricerca che definisce il futuro

Il team di ricerca e sviluppo di prim’ordine di Timken collabora con laboratori nazionali e università di tutto il mondo. Ecco uno sguardo interno ad alcuni progetti attualmente in fase di studio che definiranno il futuro.

Sviluppare i materiali del futuro

Ryan Evans, direttore di R&S

Partner: Laboratori nazionali di Ames e Argonne

Obiettivi del programma:

Sviluppare due nuove leghe che miglioreranno significativamente la durata dei cuscinetti in ambienti difficili, come turbine eoliche e pompe a idrogeno liquido.

Perché collaborare?

Questo progetto allinea un team verticalmente integrato di importanti istituti di ricerca e partner del settore per accelerare lo sviluppo di leghe leggere, ad alta entropia e super elastiche che contribuiranno a trasformare il panorama della produzione energetica globale.

Risultati per i clienti:

Il team si è concentrato sullo sviluppo di leghe che ridurranno i costi operativi e di manutenzione delle turbine eoliche del 20-40%, aumentando la durata dei cuscinetti di oltre il 100% per tali applicazioni.

Le nuove leghe consentiranno anche l’iniziativa Earth Shot del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti, che ha l’obiettivo di ridurre il costo dell’idrogeno pulito dell’80% entro il 2030. Gli ostacoli dei materiali attuali impediscono la proliferazione di applicazioni di stoccaggio, distribuzione e trasporto di energia a base di idrogeno, come le turbine a gas che azionano gli aerei passeggeri.

“Siamo entusiasti di ricercare materiali moderni non in acciaio come queste leghe ad alta entropia e super elastiche per capire se possono apportare valore ai nostri prodotti, sia in condizioni ambientali standard che estreme. Ha senso affrontare questa sfida collaborando con i laboratori nazionali di Ames e Argonne, due dei migliori istituti di ricerca al mondo”.

– Ryan Evans

Risolvere il guasto prematuro dei cuscinetti dell’albero principale della turbina eolica

Scott Hyde, scienziato senior, R&S dei materiali

Partner: Laboratorio nazionale di Argonne

Obiettivi del programma:

Comprendere l’effetto delle correnti elettriche vaganti sui danni dovuti a cricche da incisione bianca (white etching crack, WEC) nei cuscinetti dell’albero principale della turbina eolica. Analizzare i fattori tribologici e dei materiali, tra cui la morfologia dell’acciaio, la composizione, il trattamento termico e la chimica dei lubrificanti.

Perché collaborare?

Un cliente di Timken ha chiesto la partecipazione di quest’ultima allo studio, che potrebbe essere condotto in modo più efficiente presso il Laboratorio nazionale di Argonne rispetto al sito Timken. Timken fornisce preparazione dei campioni, analisi dei materiali e competenze sui cuscinetti, ottenendo allo stesso tempo conoscenze e una potenziale soluzione a un problema urgente dei clienti nel settore dell’energia eolica.

Risultati per i clienti:

Le conoscenze risultanti da questa ricerca potrebbero aiutare il settore a fornire sistemi di cuscinetti per turbine eoliche più resistenti alle condizioni estreme presenti nelle applicazioni di energia eolica.

“È stimolante interagire, discutere i risultati e condividere esperienze con altri leader della comunità di ricerca su questo argomento entusiasmante e rilevante”.

– Scott Hyde

Valutare i rivestimenti in ossido nero a livello atomico

Vikram Bedekar, responsabile dello sviluppo dei materiali, R&S

Lizeth Sanchez, ingegnere capo dei materiali

Partner: Laboratorio nazionale di Oak Ridge

Obiettivi del programma:

Ridurre i tempi di lavorazione e migliorare le prestazioni del rivestimento in ossido nero utilizzato nei cuscinetti delle turbine eoliche, impiegando l’analisi della tomografia a sonda atomica per rivelarne la composizione e la struttura.

Perché collaborare?

Il rivestimento in ossido nero utilizzato per ridurre l’usura e migliorare le prestazioni dei cuscinetti delle turbine eoliche è estremamente sottile, il che ne rende difficile la caratterizzazione. Il Laboratorio nazionale di Oak Ridge (ORNL) del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti offre strumenti avanzati per la tomografia a sonda atomica, consentendo ai ricercatori Timken di valutare la chimica del rivestimento in ossido nero a livello atomico per vedere come sono organizzati gli atomi.

Risultati per i clienti:

Grazie alle conoscenze ottenute da questa ricerca, il team sta identificando i modi per ridurre il costo dei rivestimenti in ossido nero, ottenendo rivestimenti funzionali simili con tempi di ciclo di processo ridotti. Conoscendo i componenti del rivestimento, il team spera anche di identificare i modi per migliorare le prestazioni del rivestimento nel tempo.

“È stata la prima volta che ho lavorato in questo laboratorio storico; ho potuto visitare la struttura e osservare tutti i diversi microscopi. È stato incredibile analizzare il materiale a quel livello, capirne la composizione atomica e far parte del processo dall’inizio alla fine”.

– Lizeth Sanchez


Il programma Innovation Spotlight premia i ricercatori in ambito di R&S offrendo valore ai clienti e favorendo il successo di Timken. Per saperne di più.