A mentalidade de foco no cliente por trás do premiado revestimento ES302 da Timken

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A mentalidade de foco no cliente por trás do premiado revestimento ES302 da Timken

No final dos anos 2000, os parques eólicos dos Estados Unidos perceberam que tinham um problema. As turbinas eólicas instaladas no final da década de 1990 e início dos anos 2000 — projetadas para gerar eletricidade por 20 anos — precisavam desesperadamente de uma grande revisão mecânica.

Os rolamentos de rolos nos eixos principais e nas caixas de transmissão das turbinas estavam sofrendo danos prematuros em comparação com a intenção do projeto. A correção desses problemas demandava um recondicionamento em grande escala, custando até US$ 300.000 a cada falha ou custo estimado de US$ 1,2 milhão ao longo da vida útil de uma turbina.

Mais ou menos na mesma época, uma equipe de P&D (Pesquisa e desenvolvimento) da Timken havia chegado ao estágio de produção de um processo de revestimento com plasma para rolamentos de rolos que vinha sendo desenvolvido desde o final da década de 90. “Logo que começamos a pesquisar como revestimentos poderiam afetar o desempenho tribológico de rolamentos com elementos rolantes, éramos pioneiros”, afirma Ryan Evans, que se juntou a nós para trabalhar no projeto quando fazia engenharia química e, atualmente, atua como diretor de P&D de rolamentos.

“Você nunca deseja as superfícies de aço de um rolamento tenham contato”, diz ele. Parece se tratar de uma exigência difícil, pois ao examinar um rolamento de rolos, veem-se os rolos se movendo em um espaço restrito. E esse é o motivo para a lubrificação — para que sempre haja uma película entre o rolo e a pista do anel interno.

Infelizmente, é difícil manter películas de lubrificante de forma contínua. Os projetos iniciais de turbinas eólicas, por exemplo, frequentemente incluíam SRBs (rolamentos autocompensadores de rolos) com eixo principal de duas carreiras que tinham de suportar uma reação radial e cargas axiais eólicas apenas na carreira de rolos a favor do vento. Conforme o rolamento se desgastava devido à pressão desigual, ele transferia crescentes cargas de deflexão axial para os rolamentos da caixa de transmissão. Empresas do setor eólico consideravam um desafio manter os rolamentos lubrificados bem o suficiente nessas condições de cargas complexas para evitar danos.

No final dos anos 2000, os rolamentos de rolos dos eixos principais de turbinas e caixas de transmissão apresentavam danos precoces, resultando em renovações abrangentes que chegavam a custar até US$ 300 000.0.

Solução para o contato de aço com aço

Muitas indústrias pesadas lidam com o problema do contato de aço com aço quando dentro de rolamentos. Para solucioná-lo, a equipe da Timken adotou uma abordagem inovadora: criar rolos para rolamentos que fossem menos “semelhantes ao aço” do que os anéis. “Colocamos neles uma camada muito fina — com espessura equivalente a uma fração de um fio de cabelo humano — de um material composto”, afirma Evans. “Trata-se de uma combinação desenvolvida de cerâmica com um polímero, ou seja, uma camada fina, semelhante a um plástico, de um material repleto de pequenas partículas de cerâmica.”

Essencialmente, o revestimento desenvolvido pela Timken — chamado ES302 — era duro e resistente ao desgaste como uma broca de perfuração e, ao mesmo tempo, escorregadio e antiaderente como sua frigideira preferida. A empresa encontrou uma ótima estratégia para o mercado de reposição ao substituir os rolamentos das turbinas eólicas por SRBs resistentes ao desgaste que contavam com o novo revestimento ES302 nos rolos.

O setor da agricultura foi outro mercado que logo adotou os rolamentos resistentes a desgaste, utilizados em grandes implementos agrícolas como tratores e colheitadeiras. Clientes do setor aeroespacial também encontraram aplicações, bem como fábricas de papel, empresas de gás e petróleo e mineradoras, entre outras.

Hoje, os revestimentos da Timken são uma opção de produto Premium. “Você pode acrescentá-los a qualquer um de seus rolamentos Timken preferidos, falando de modo geral”, diz Evans. “Se você já compra um rolamento e deseja que ele durasse mais em más condições de lubrificação, causadas por qualquer fator, podemos acrescentar o revestimento sem precisar redesenhar completamente todo o produto.”

Uma mentalidade empreendedora de P&D

Evans vê com carinho a época do desenvolvimento do ES302. A equipe principal era um grupo muito unido que também incluía Gary Doll, atualmente professor de engenharia de superfícies da Timken e diretor do Laboratório de Tecnologia de Acabamento Superficial da Timken na Universidade de Akron, Jim Gnagy, especialista em desenvolvimento de produtos, e Tim Springer, gerente de programas.  Nos anos que precederam o projeto ES302, outros analistas e engenheiros de P&D da Timken também fizeram contribuições valiosas para o desenvolvimento das tecnologias de resistência ao desgaste da empresa.

“Viajamos o mundo conversando com clientes sobre tecnologias avançadas de revestimento e rolamentos resistentes a desgaste”, afirma Evans. O contato direto com os clientes foi essencial. Ele atribui grande parte do sucesso do produto às oportunidades que a equipe teve de descobrir desafios do mundo real, desenvolvendo relacionamentos com clientes e testando e obtendo feedback sobre as soluções em campo.

“No período de desenvolvimento original, basicamente fazíamos o trabalho de P&D na frente dos clientes e desenvolvíamos a solução rapidamente”, ele diz. “Enviávamos as peças de protótipo para eles e esperávamos o retorno.” Sempre era satisfatório receber um e-mail do pessoal em campo dizendo algo como “Acabamos de ultrapassar o limiar das 2.000 horas!” de uma peça que nunca durava mais de 200 horas.

Tom Springer, Jim Gnagy e Ryan Evans receberam o prêmio Engineering Materials Achievement Award da ASM International pelo desenvolvimento do ES302, um revestimento de superfícies que aumenta a vida útil, melhora a eficiência e previne o desgaste de rolamentos e engrenagens.

Reconhecimento internacional

Rolamentos podem não ser a primeira coisa em que pensamos quando avaliamos tecnologias que possibilitam a existência da civilização moderna e, contudo, todas as máquinas com peças rotativas precisam deles. Em última análise, os revestimentos da Timken foram bem-sucedidos simplesmente porque permitem que rolamentos desempenhem sua função oculta de forma confiável, sem que ninguém perceba.

“Colocamos um rolamento resistente ao desgaste com revestimento para uso em campo e raramente o cliente volta a nos contatar”, afirma Evans, “a menos que seja para fazer pedidos de mais unidades nos anos seguintes”.

“O ES302 abriu portas e ajudou-nos a crescer no setor de rolamentos industriais para aplicações desafiadoras”, diz ele.

Em 2017, a ASM International, proeminente sociedade para difusão de informações sobre materiais, reconheceu a Timken concedendo seu prestigioso Engineering Materials Achievement Award pelo ES302, por suas “significativas contribuições para o campo da ciência de materiais e pelo impacto industrial demonstrado”. Vencedores anteriores do prêmio anual, estabelecido em 1969, incluem a GE, Northrup Grumman, IBM, Boeing e GM, entre outros.

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O artigo foi usado com a permissão da revista Advanced Materials & Processes da ASM International.

Para a equipe de desenvolvimento, foi um momento de orgulho. “Recebemos validação comercial sempre que vendemos os produtos resistentes a desgaste da Timken”, diz Evans. A aceitação do prêmio gerou uma noção mais ampla de quanto os clientes e colegas da área técnica gostaram do trabalho feito para desenvolver o ES302.

Clientes no foco central

Hoje, pesquisadores da Timken estão buscando maneiras de reduzir os custos dos revestimentos e de tornar revestimentos especiais mais acessíveis para uma variedade mais ampla de aplicações de clientes. “Atualmente, revestimentos podem ser caros com relação ao custo dos rolamentos no caso de rolamentos automotivos ou industriais usados em grande volume. E se pudermos alcançar o mesmo desempenho de resistência a desgaste com um revestimento que custasse menos?”, afirma Evans.

“A Timken está trabalhando em parceria com centros de excelência em todo o mundo para ajudar a lidar com esses desafios”, diz ele. Isso inclui instituições locais, como  a Universidade de Akron, onde Doll está trabalhando na próxima geração de tecnologias de revestimento.

Materiais e processos podem mudar com o tempo, mas nos anos desde o desenvolvimento do ES302, Evans passou a compreender o quanto a mentalidade de colaboração com o cliente é importante para a Timken na linha de produtos. “Temos milhares de peças exclusivas que você pode comprar de nós”, afirma ele. “Isso mostra que os engenheiros da Timken se dispuseram a trabalhar com os clientes para solucionar problemas que são importantes para eles.”

“Investimos em P&D para identificar problemas fundamentais nas aplicações de nossos clientes, trabalhar na vanguarda do conhecimento científico e da engenharia a fim de solucionar esses problemas e, em seguida, aplicar as soluções em vários setores”, diz ele. “Revestimentos resistentes a desgaste são um ótimo exemplo de como trabalhamos em conjunto para criar valor ao longo do tempo, do laboratório até os equipamentos de nossos clientes.”