모든 응용 분야에 적합한 소재

전문 기술

모든 응용 분야에 적합한 소재

5년 전 팀켄으로 오기까지 Lee Rothleutner가 경험한 팀켄은 그가 성장한 네브래스카의 목장뿐이었습니다. 그와 아버지가 함께 트랙터의 베어링을 교체할 때 작업대에서 흔히 볼 수 있는 것이 검은색과 주황색 상자였습니다.

팀켄의 연구 개발(R&D) 부서에서 업무를 시작한 후 Rothleutner의 관점은 상당히 극적으로 바뀌었습니다. “팀켄이 하는 일의 범위를 정확히 깨달았습니다.”라고 그가 말합니다. “저는 야금학 박사입니다. 제가 원하는 거의 모든 금속 열처리 공정을 수행할 수 있는 실험실을 이용할 수 있는 것은 신나기 그지없죠.”

오늘날 그는 재료 R&D 관리자로서 이러한 사고방식을 팀에 적용합니다. “이 거대한 책을 제 책장에서 꺼내보겠습니다. ASM 핸드북 4권이에요.”라고 그가 말합니다. ASM International은 소재 지식을 수집하고 전파하는 것으로 알려진 108년 역사의 세계적 엔지니어링 공동체입니다. 4권의 제목은 열처리입니다.

“저는 팀원들에게 그 책의 모든 열처리 공정에 대해 의견을 제시해달라고 말합니다.”라고 리씨가 말합니다. “공정이 팀켄에게 도움이 되는지의 여부와 그 이유에 대해서요. 도움이 된다면, 그 공정을 구현할 수 있는 프로세스와 수단을 요구합니다.”

소재 브랜드의 소재

원래 Rothleutner는 초대구경 풍력 터빈 메인 샤프트 베어링을 위한 팀켄의 심리스 유도 경화 공정 개발을 지원하기 위해 고용되었습니다. 그는 큰 성공을 거두었다가 물질 전환 팀의 수장으로 승진한 이후에 현재 직책을 맡게 되었습니다.

Rothleutner는 풍력 에너지를 연구하며 루마니아에서 플로이에쉬티 우수 엔지니어 센터 팀과 일하며 많은 시간을 보냈습니다. 오늘날 그는 팀원들과 인근 프라호바 공장의 고급 전체 경화 공정 및 기술에서 중요한 역할을 하고 있습니다. “우리는 베이나이트 강철을 만드는 ‘오스템퍼링’이라는 공정을 사용합니다.”라고 Rothleutner가 말합니다.

팀은 또한 지난 몇 년 동안 코팅 기술도 크게 발전시켜 2020년에는 용량을 두 배로 늘렸습니다. Rothleutner는 “현재 이에 대한 수요가 매우 높습니다. 해당 분야의 리더인 Vikram Bedekar가 엄청난 일을 해냈습니다.”라고 전합니다.

소재 팀은 또한 팀켄의 원래 1897년 특허와 연결되는 기술인 케이스 침탄 공정 최적화를 담당하고 있습니다. “우리는 이 기술을 매우 잘 파악하고 있어 어디에 적합하고 다른 프로세스가 더 적합한 곳은 어디인지 알고 있습니다.”라고 Rothleutner가 말합니다.

올바른 소재, 올바른 적용

팀켄의 엔지니어링 솔루션에는 근본적으로 각 응용 분야에 적합한 소재와 조합을 식별하는 것이 포함됩니다. “고객들은 도달하려는 특성을 마련해서 찾아오죠.” Rothleutner가 말합니다. “우리는 화학과 구조를 결합했습니다.”

솔루션에 도달하려면 응용 엔지니어가 주도하는 팀의 노력이 필요합니다. R&D는 솔루션이 표준 팀켄 공정을 능가하는 화학 및 구조를 필요로 할 때 관련되지만 소재 선택은 종종 제품의 조건으로 귀결됩니다. 가장 가혹한 충격 하중과 파편이 예상되는 제품, 예를 들어 제철소의 연속 주조 라인에는 극도로 단단한 탄화강 케이스가 필요합니다. 조건이 더 나은 환경에서 윤활이 잘 되었다면 베이나이트 강철도 똑같이 잘 작동합니다.

예를 들어, 오늘날의 한 채광 및 건설 장비 제조업체는 휠 로더의 팀켄 차동 베어링을 침탄 처리된 케이스에서 전체 경화강으로 변환하고 있습니다. 농기구 트랜스미션에도 관통 경화 베어링이 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

“우리는 천 년간의 침탄 케이스 경험을 이용하며 다양한 프로세스의 한계를 이해하고 있습니다.” Rothleutner는 다음과 같이 말합니다. “우리는 테스트를 했고 데이터를 가지고 있으므로 어떤 프로세스가 더 적은 자원으로 동등하게 높은 성능을 제공할 수 있는지 정확히 알고 있습니다.”

풍력 터빈 메인샤프트 베어링의 경우 케이스 침탄 주기가 제조 공정에 100시간 이상 추가되는 반면, 심리스 유도 경화는 약 2시간 만에 동일한 작업을 수행합니다. “베어링을 생산하는 시간이 50% 단축된다는 이야기가 나오면 점점 더 많은 고객들이 이를 제품 사양에 기재하고 있습니다.”라고 그가 말합니다.

“저는 재생 에너지 분야에서 일하는 것에 대단히 자부심을 갖고 있으며, 그 자부심이 제가 고용한 많은 사람들에게 큰 원동력이 되었다는 것을 알고 있습니다. 세계 유수의 재생 에너지 기업에서 근무하는 친구들은 풍력 터빈과 엄청나게 큰 베어링으로 우리가 하고 있는 일에 놀라워합니다. 얼마나 어려운지 아니까요.” Lee Rothleutner
소재 R&D 관리자

고급 모델링, 더 빠른 솔루션

팀은 또한 3D 프린터를 사용하여 견본, 시연 부품 및 맞춤형 툴링 부품을 만드는 3D 금속 적층 제조 기능을 평가하고 있습니다. “3D는 업계에서 뜨거운 주제입니다. 우리는 팀켄에 정확히 들어맞는 부분을 평가하고 있습니다.” Rothleutner가 말합니다.

현재로서 가장 큰 성과는 프로세스와 유한 요소 모델링을 발전시키기 위한 팀의 노력에서 비롯됩니다. “열 처리 공정에 대한 데이터를 수집하면 예측력을 높일 수 있습니다. 완전한 견본을 만들기 전에 솔루션을 모델링하고 제품이 미래에 어떻게 작동할지 예측할 수 있죠.”라고 그가 말합니다.

고급 모델링은 또한 팀이 고객과 직접적으로 접하는 데 도움이 되므로 고객이 제품의 미세한 측면을 더 명확하게 이해하고 솔루션을 더 빨리 도입할 수 있습니다.

야금 공동체

소재 연구는 복잡합니다. 그러나 야금학 분야의 주요 혁신이 언제라도 일어날 수 있는 실험실에서 화학, 구조 및 특성을 결합할 때 일어나는 결과를 즐기는 사람들에게는 매우 보람 있는 일입니다.

리씨는 “현재 우리는 새로운 침탄 및 플라즈마 질화 프로세스와 다양한 사업 부문을 위한 재미있는 여러 프로젝트를 최적화하는 연구를 하고 있습니다.”라고 말합니다. “우리는 풍력 터빈 기어박스, 항공우주 합금, 극한 조건을 위한 오프로드 솔루션을 찾고 있습니다.”

지속적으로 진화하는 작업 흐름과 효율성 및 발전을 더욱 촉진하는 프로젝트에 참여한다는 기분은 이 연구진들이 프로젝트에 계속해서 참여하며 매일 연구실로 돌아오게 하는 원동력입니다.


팀켄 R&D는 고객과 직접 협력하여 ES302 내마모성 코팅을 개발했습니다. 여기를 클릭하여 연구 결과로 어떻게 풍력 에너지, 농업, 항공 우주 및 기타 분야의 제품 수명이 극적으로 연장되었는지 알아보십시오.