Współpraca czynnikiem napędowym przyszłości przemysłu

Bycie liderem w produkcji polega na przesuwaniu granic — odkrywaniu nowych sposobów działania, podążaniu za najnowszymi odkryciami, czerpaniu korzyści z nowych technologii i technik badawczych oraz wyłuskiwaniu z rynku obiecujących talentów.

„Pracujemy nad najnowocześniejszymi kwestiami i inwestujemy swoje wewnętrzne zasoby, aby utrzymać pozycję lidera w tej dziedzinie” – mówi Ryan Evans, dyrektor ds. badań i rozwoju, – „ale współpracujemy również z zewnętrznymi partnerami. Podobnie jak my, także i oni usiłują zdecydować, jakie ryzyko techniczne należałoby podjąć dziś, aby jutrzejsze osiągnięcia nastały wcześniej”.

Naukowcy z firmy Timken współpracują obecnie z kilkunastoma uniwersytetami i krajowymi laboratoriami, m.in. z Uniwersytetem Purdue i Oak Ridge National Laboratory a także z Uniwersytetem w Akwizgranie w Niemczech i Uniwersytetem w Sheffield w Wielkiej Brytanii.

Korzyści z partnerskiej współpracy

Poza wyspecjalizowanymi ekspertami, profesorami i studentami, partnerzy techniczni często oferują najnowocześniejsze aktywa i urządzenia, czasami podlegające ścisłym uregulowaniom. Jednym z przykładów jest Oak Ridge: Jest to jeden z nielicznych obiektów na świecie, w którym znajdują się urządzenia służące do rozpraszania neutronów, co stanowi proces bazujący na rozszczepieniu jądrowym — niewiele laboratoriów na świecie posiada autoryzację na prowadzenie tego rodzaju badań.

„Spora część współczesnego rozumienia, które przyczynia się do zrównoważonego rozwoju i efektywności energetycznej klientów Timken, wywodzi się z naszych długoletnich relacji akademickich w dziedzinie reologii” – mówi [Ryan] Evans.

Partnerska współpraca z uczelniami daje również naukowcom z firmy Timken możliwość odkrywania i rekrutowania utalentowanych studentów — nowego pokolenia liderów technologicznych. „Nieustannie dążymy do zatrudniania najlepszych i najzdolniejszych, a nasze wspólne projekty badawcze to świetny sposób, aby przetestować ich w praktyce” – mówi Evans. Bliska współpraca z uniwersytetami pomaga specjalistom ds. badań i rozwoju w Timken poznać i zaangażować najlepszych studentów wykonujących obiecującą pracę w dziedzinach, które są ważne dla firmy.

Korzyści są obustronne. „Nasi techniczni partnerzy zyskują dostęp do przemysłowej perspektywy firmy Timken — wgląd w nasze zrozumienie potrzeb rynku i czynników stanowiących wartość dodaną” — zaznacza Evans. „Naukowcy wydobywają podstawowe zagadnienia techniczne stanowiące sedno tych informacji, nad którymi mogą następnie pracować w sposób nienaruszający praw własności autorskiej, prowadząc badania przedkonkurencyjne. Wspólnie publikujemy wyniki badań i zapoczątkowujemy najnowocześniejsze rozwiązania”.

Pomagamy klientom firmy Timken stawać się liderami w swoich branżach

Niektóre formy współpracy, na przykład z Uniwersytetem Purdue, trwają już od dekad. „Wiele naszych modeli analizy dynamiki łożysk powstało na podstawie badań naukowych opracowanych wiele lat temu we współpracy z Purdue” – wspomina Evans. Modele te umożliwiają inżynierom firmy Timken analizowanie i przewidywanie wytrzymałości łożysk, dzięki czemu ich klienci są w stanie stwierdzić, w jaki sposób sprawdzą się one w praktyce.

Kilka lat temu, gdy klienci z branży elektromobilności zaczęli prosić inżynierów firmy Timken o opracowanie prognoz wytrzymałości łożysk w ich układach, Evans i jego zespół zwrócili się do instytutu technologii Georgia Tech z prośbą o pomoc w zrozumieniu, w jaki sposób lepkość oleju zmienia się pod wpływem ciśnienia. Dyrektorzy firmy postanowili zainwestować w niektóre urządzenia, z którymi zetknęli się w Georgia Tech, a dziś laboratorium reologii Timken odgrywa ważną rolę w osiąganiu postępów w zakresie technologii pojazdów elektrycznych.

Zespół reologii pracuje obecnie z Uniwersytetem w Akronie nad innowacjami w zakresie środków smarnych na bazie wody. „Spora część współczesnego rozumienia, które przyczynia się do zrównoważonego rozwoju i efektywności energetycznej klientów Timken, wywodzi się z naszych długoletnich relacji akademickich w dziedzinie reologii” — mówi Evans.

Przyszłość: sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe

Evans spodziewa się, że w ciągu najbliższych kilku lat pojawi się więcej form współpracy bazującej na sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowym. „Rozważamy zastosowanie sztucznej inteligencji w technologii zapewnienia jakości oraz wykorzystanie naszej wiedzy i archiwów do szkolenia nowych inżynierów” — mówi Evans. „Przyglądamy się jej również pod kątem monitorowania maszyn i sterowania nimi, automatyzacji hali produkcyjnej i fabryk przyszłości”.

W miarę jak technologia odkrywa nowe globalne możliwości, partnerzy akademiccy firmy Timken pomagają jej utrzymać się na czele, co dotyczy również jej klientów. „Takie relacje z zewnętrznymi partnerami pozwalają nam eksperymentować i wypróbowywać technicznie niepewne koncepcje, podczas gdy nasi wewnętrzni badacze dopracowują i sprawdzają krótkoterminowe technologie, które nieustannie prowadzą naszą branżę w przyszłość” – mówi Evans.

Badania definiujące przyszłość

Światowej klasy zespół badawczo-rozwojowy firmy Timken współpracuje z krajowymi laboratoriami i uniwersytetami na całym świecie. Oto spojrzenie od środka na kilka przyszłościowych projektów, nad którymi obecnie pracujemy.

Opracowywanie materiałów przyszłości

Ryan Evans, dyrektor ds. badań i rozwoju

Partnerzy: laboratoria Ames i Argonne National Laboratories

Cele programu:

Opracowanie dwóch nowych stopów, które znacznie wydłużą żywotność łożysk pracujących w trudnych warunkach, takich jak turbiny wiatrowe i pompy ciekłego wodoru.

Skąd pomysł na współpracę?

W ramach tego projektu, zintegrowany pionowo zespół wiodących instytucji badawczych i partnerów przemysłowych pracuje nad przyspieszeniem opracowania lekkich stopów o wysokiej entropii i nadzwyczajnej elastyczności, które pomogą zmienić oblicze światowej produkcji energii.

Rezultaty dla klienta:

Zespół postawił sobie za cel opracowanie stopów, które obniżą koszty eksploatacji i konserwacji turbin wiatrowych o 20–40%, wydłużając żywotność łożysk w tych zastosowaniach o ponad 100%.

Nowe stopy będą również wykorzystane w ramach inicjatywy Energy EarthshotsTM prowadzonej przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, której celem jest obniżenie kosztów czystego wodoru o 80% do roku 2030. Obecne przeszkody materiałowe uniemożliwiają zastosowanie na szeroką skalę możliwości magazynowania, dystrybucji i transportu energii opartej na wodorze, jak np. turbiny gazowe napędzające samoloty pasażerskie.

„Z ekscytacją prowadzimy badania nad nowoczesnymi materiałami innymi niż stal, takimi jak wspomniane stopy o wysokiej entropii i nadzwyczajnej elastyczności, aby przekonać się, czy mogą one przynieść wartość naszym produktom, zarówno w standardowych, jak i ekstremalnych warunkach środowiskowych. Nawiązanie współpracy z Ames i Argonne National Laboratories, dwoma wiodącymi instytucjami badawczymi na świecie, zdecydowanie ma sens w obliczu wyzwania, jakim jest to przedsięwzięcie.”

— Ryan Evans

Rozwiązanie problemu przedwczesnej awarii łożysk wału głównego turbiny wiatrowej

Scott Hyde, starszy naukowiec, badania i rozwój w dziedzinie materiałów

Partnerzy: Argonne National Lab

Cele programu:

Zrozumienie wpływu prądów błądzących na uszkodzenia w postaci białych wytrawionych pęknięć (ang. white etching cracks – WEC) w łożyskach głównego wału turbiny wiatrowej. Przeanalizowanie czynników trybologicznych i materiałowych, w tym morfologii stali, składu, obróbki cieplnej i składu chemicznego środków smarnych.

Skąd pomysł na współpracę?

Klient firmy Timken zwrócił się do niej z prośbą o udział w tym badaniu, które mogłoby zostać przeprowadzone sprawniej w Argonne National Laboratory niż wewnętrznie w Timken. Firma Timken zapewnia przygotowanie próbek, analizę materiałów i specjalistyczną wiedzę na temat łożysk, jednocześnie zdobywając wiedzę i potencjalne rozwiązania naglącego problemu dla klienta z branży energetyki wiatrowej.

Rezultaty dla klienta:

Wiedza uzyskana dzięki tym badaniom może pomóc branży dostarczać układy łożysk turbin wiatrowych, które są bardziej odporne na ekstremalne warunki występujące w zastosowaniach w energetyce wiatrowej.

„Współpraca, omawianie wyników i dzielenie się doświadczeniami z innymi liderami społeczności badawczej na ten fascynujący i jakże istotny temat dodaje nam niezwykłej energii”.

— Scott Hyde

Ocena powłok z czarnego tlenku na poziomie atomowym

Vikram Bedekar, kierownik ds. rozwoju materiałów, dział badań i rozwoju

Lizeth Sanchez, główny inżynier ds. materiałów

Partnerzy: Oak Ridge National Laboratory

Cele programu:

Skrócenie czasu przetwarzania i poprawa wydajności powłoki z czarnego tlenku stosowanej w łożyskach turbin wiatrowych dzięki zastosowaniu analizy tomograficznej z użyciem sondy atomowej w celu zbadania składu i struktury powłoki.

Skąd pomysł na współpracę?

Powłoka z czarnego tlenku stosowana w celu zmniejszenia zużycia i zwiększenia wytrzymałości łożysk turbin wiatrowych jest niezwykle cienka, co utrudnia jej scharakteryzowanie. Oak Ridge National Laboratory (ORNL) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych oferuje zaawansowaną aparaturę służącą do przeprowadzania tomografii z użyciem sond atomowych, dzięki czemu badacze Timken mają możliwość przeprowadzenia oceny składu chemicznego powłok z czarnego tlenku na poziomie atomowym, aby zobaczyć, w jaki sposób zorganizowane są atomy.

Rezultat dla klienta:

Wnioski z badań pozwalają zespołowi opracować sposoby obniżenia kosztów powłok z czarnego tlenku, prowadząc do uzyskania powłok o podobnej funkcjonalności przy jednoczesnym skróceniu cyklów procesu. Dzięki poznaniu składników powłoki zespół ma nadzieję również znaleźć sposoby na poprawę jej wytrzymałości w dłuższej perspektywie.

„Pierwszy raz miałam okazję pracować w tym historycznym laboratorium i skorzystać z okazji, aby zwiedzić ten obiekt i zobaczyć różnorodność wszelkich mikroskopów. Czymś niesamowitym było analizowanie materiału na takim poziomie, badanie jego składu atomowego i uczestniczenie w procesie od początku do końca.”

– Lizeth Sanchez


Program Innovation Spotlight nagradza badaczy zajmujących się badaniami i rozwojem, którzy dostarczają wartość dla klienta i przyczyniają się do sukcesu firmy Timken. Dowiedz się więcej..