Frågor och svar om utveckling och testning

Intervju med experter angående Castrols nya produkt EDGE

I samband med Castrols 125-årsjubileum och förberedelserna inför lanseringen av en banbrytande ny formulering av flaggskeppsprodukten Castrol EDGE intervjuar vi Rachel Howard (Seniorchef, Teknikimplementering för Smörjmedel) och Alex Criddle (Expertteknolog, Anspråk & Demos) om den omfattande process som företaget går igenom för att designa, utveckla och testa en ny motorolja.

Hur definieras de viktigaste kraven och prestandamålen för ett helt nytt premiumsmörjmedel?

RH: Det kan finnas en mängd olika faktorer, men oftast kommer initiativet för att skapa en ny Castrol EDGE-formulering från en av två källor. Det är antingen från ett formellt samarbete med en OEM-tillverkare för gemensam utveckling av en fabriksfyllningsformulering (dvs. ett smörjmedel som fylls i motorn vid tillverkningen), eller så bemöter vi någon av de nya smörjmedelsspecifikationer som många OEM-tillverkare kommer att utfärda.

Med en ny fabriksfyllningsformula kommer vi att samarbeta med OEM-tillverkarens drivlinetekniker från ett mycket tidigt skede i fordonets utveckling. I samarbete med Castrol fastställer OEM-tillverkaren recept för basolja och tillsatser som ska skydda motorns komponenter mot energislukande slitage och friktion, men som också tillåter längre bytesintervall. Det nya smörjmedlet utgör en integrerad komponent som bidrar till att uppfylla nuvarande och förväntade myndighetskrav och specifikationer.

Vårt vanligaste tillvägagångssätt är att vi utvecklar ett nytt smörjmedel som uppfyller en ny specifikation som har utgivits av OEM-tillverkaren. Det kan vara för att följa en ny lagstiftning eller föreskrifter från myndigheter, exempelvis vid ändrade utsläppskrav, eller som effekt av OEM-tillverkarens strävan att minska bränsleförbrukningen, öka effekten eller minska utsläppen. I dessa situationer offentliggör OEM-tillverkaren sin specifikation och våra kundansvariga klargör i samarbete med OEM-tillverkaren vilka specifika krav som gäller innan arbetet påbörjas.

Hur lång tid brukar det ta att utveckla en helt ny formula, från idé tills att den färdiga fabriksfyllnings- eller servicefyllningsprodukten kan lanseras?

AC: Det kan variera avsevärt. Det beror till stor del på hur svårt det är att tillgodose en viss specifikation. I vissa fall kan en specifikation uppfyllas på bara några månader, till exempel om det finns en befintlig produkt som bara behöver anpassas något för att möta kraven.

Å andra sidan är det inte omöjligt att det tar betydligt längre tid att skapa en ny formula, ibland upp till fem år från koncept till lansering.

För vissa produkter krävs speciellt inriktade utvecklings- och testaktiviteter. Just nu förbereder vi lanseringen av en helt ny Castrol EDGE-formula som bryter ny mark genom att möta de senaste specifikationerna från tre av de mest krävande OEM-tillverkarna med ett enda smörjmedel, vilket underlättar beställningen för verkstäder. Det har krävts flera års fokuserad utveckling för att komma till denna punkt.

För den senaste Castrol EDGE-produkten genomfördes hundratals enskilda provningsmoment för att bekräfta smörjmedlets friktionsminskande egenskaper, separering av metallytor, skydd mot slitage och korrosion och funktion vid extremt hög och låg temperatur.

Det är speciellt utmanande att balansera kraven från olika OEM-tillverkare eftersom de olika specifikationerna kan innehålla parametrar som skiljer sig åt och till och med vara motstridiga. En del OEM-tillverkare kan kräva högre prestanda hos smörjmedlet, exempelvis avseende bränsleförbrukning, och testmetoderna kan vara mycket olika. För att möta vissa krav kan viskositetsparametrarna behöva minskas, men detta kan komma i konflikt livslängdskrav från andra OEM-tillverkare.

RH: Det är en riktig balansgång att hitta rätt balans mellan olika komponenter för att uppnå låg viskositet som ger låg bränsleförbrukning och låga utsläpp, men samtidigt erbjuda ett robust skydd mot slitage och beständighet mot slambildning och avlagringar. Det som fungerar bra för ett prestandakriterium har ibland negativ påverkan på ett annat. Det krävs omfattande erfarenhet och noggrann testning för att balansen ska bli rätt.

För att möta ett antal utmanande nya branschkrav har vi på senare tid arbetat med tre viktiga varianter med lång livslängd: 0W-20, 0W-30 och 5W-30 som tillsammans täcker 16 olika OEM-tillverkar- och branschspecifikationer. Genomförandet av detta program har varit både komplext och långvarigt. Det krävdes över 110 motortester och mer än 35 000 driftstimmar, samt mer än 100 labbtestcykler.

Vi har lyckats uppnå våra viktigaste mål för dessa produkter just därför att vi har kunnat utnyttja de resurser och den kompetens som finns inom Castrols bredare verksamhet i tre länder. Programmet har inneburit en investering på flera miljoner dollar för var och en av de tre nya produkterna.

Om det är så svårt att ta fram en produkt som uppfyller flera specifikationer, varför gör man det? Är det inte enklare att ta fram separata OEM-specifika sammansättningar?

AC: Vår första instinkt är aldrig att göra det som är lättast! Castrol EDGE-produkterna utvecklas för att uppfylla de strängaste kvalitetskraven de strängaste funktionskraven. Det är ganska logiskt att uppfylla flera specifikationer med en och samma produkt. Det gör livet enklare för grossister, återförsäljare och kunder, såväl verkstäder som bilägare.

Specifikt för denna nya produkt som uppfyller flera specifikationer, blev det tydligt att vi fick tillfälle att utveckla en lösning som möter ett antal av de mest krävande specifikationer som har ställts någonsin. Det krävdes tid och ansträngning att försöka uppnå flera mål samtidigt. Vi kunde visserligen ha valt en enklare väg, men visste att många fördelar skulle nås för många av våra kunder.

Vi ställer högre krav på oss själva än de lagstadgade kraven, och för Castrol EDGE handlar allt om att tänja prestandagränserna.

Vi kan i allmänhet förkorta utvecklingstiden för en ny formula eftersom vi kan utnyttja en lång erfarenhet och djupa kunskaper, men också en beprövad produktionskapabilitet och en stabil leverantörskedja för att produkten ska nå marknaden snabbare. Med det sagt, blir nya specifikationer i grund och botten allt svårare att uppfylla även för oss. Utvecklingen av förbränningsmotorer har passerat sin kulmen – vi ser förmodligen inga större tekniksprång framåt – och myndigheter och OEM-tillverkare strävar ständigt efter andra sätt att gynna tekniska framsteg.

Det är viktigt för verkstäder att ha produkter som uppfyller flera OEM-specifikationer, särskilt för verksamheter med flera varumärken, eftersom det minskar deras smörjmedelslager samtidigt som de kan känna sig trygga med en produkt som håller en mycket hög standard.

RH: Smörjmedel är ett av de få områden som har betraktats som kritiska, då framsteg i utvecklingen av motorers prestanda fortfarande är möjliga, exempelvis genom längre oljebytesintervall, lägre bränsleförbrukning, högre livslängd och renlighet. Målen förändras ständigt, nya specifikationer tillkommer och nya smörjmedel måste uppfylla svårare krav än någonsin tidigare.

Det kan vara skrämmande att få se dessa nya specifikationer och vilka nya krav som måste hanteras, men vi lever för utmaningarna och har en bra position för att kunna leverera de framsteg som efterfrågas.

Vilka faser ingår i utvecklings- och testprocessen för en ny produktformula?

RH: Varje utvecklingsprojekt för nya oljeprodukter har en unik prioritering och planering, men grunderna är oförändrade. Vi kommer att undersöka formuleringsalternativen med hjälp av en rad olika screeningtester, medan den huvudsakliga utvecklingsprocessen kommer att omfatta laboratorietester, riggtester och formuladefinierande test på motorer.

Vi genomför också officiella bransch- och OEM-motortester som måste registreras. I tillämpliga fall testas nya oljor i den senaste motordesignen, där de pressas hårt under hundratals timmar vid höga tryck och temperaturer. Genom dessa motortester utvärderas också påverkan av bränslen av olika kvaliteter och under olika driftsförhållanden.

Kärnan i en ny specifikation kommer att vara en viskositetsklass, samt mål för slitage, avlagringar, bränsleförbrukning, utsläpp och en mängd andra mätvärden. Den huvudsakliga utvecklingsprocessen inleds med en fullständig genomgång av kriterierna i den nya specifikationen, med noggrann granskning av varje detalj för att avgöra huruvida någon befintlig produkt, avseende allt från slutprodukter till enskilda ”komponenter” som vi säger, möter kraven.

Det handlar inte om att undersöka om vi kan sätta en fyrkantig kloss i ett runt hål. Svaret på om en specifikation uppfylls eller inte är alltid ”ja” eller ”nej”. Det är däremot viktigt att fastställa hur långt vi redan har kommit på vägen Castrols konkurrensfördelar kommer från i huvudsak från våra lärdomar och erfarenheter och vi vill naturligtvis inte uppfinna hjulet igen.

AC: Vi granskar det mycket skiftande beståndet av befintliga baskomponenter för att avgöra om de klarar vad som krävs. Bland dessa återfinns basoljan och ett urval av tillsatser från vårt beprövade sortiment och som påverkar oljans fysiska egenskaper och funktion i en slutlig smörjmedelsprodukt under hela livscykeln.

En viktig del i detta initiala skede av processen är bearbetningen av en ofantlig mängd tidigare testdata. Vid varje enskilt motortest genereras hundratusentals datapunkter. Den otroligt omfattande information är ovärderlig eftersom utvärderingen går snabbare av hur enskilda komponenter, när de sammanförs på en mängd olika sätt, fungerar tillsammans under de höga tryck som förekommer i en motor.

Denna databehandlingsprocess stödjer en efterföljande, realistisk, iterativ testprocedur i flera lager. Våra laboratorier utför detaljerade tester av enskilda komponenter, kombinationer och fullständiga testformuleringar innan vi utsätter produkten för krävande motortester.

Det finns även en viktigt mänskligt inslag. Vi använder en ”jury” för att bedöma mängden synligt slam och avlagringar i oljan och på motordelar. Bedömarna utför noggrant kalibrerade och kompetenta visuella bedömningar av föroreningsgraden i motoroljor efter fastställda procedurer och resultatet tas in i utvecklingsprocessen.

Under hela förloppet utförs milstolpsgranskningar, dvs. funktionella tester som fastställer framsteg mot uppsatta mål, för att kunna definiera nästföljande åtgärder. Om det krävs nya komponenter kan det behövas en uppdaterad analys av kostnader och fördelar, samt av efterlevnaden av lagstiftningen.

Testningen kan vara omfattande men förenklas genom att vara inbäddade i vår kultur av att alltid dra lärdom av våra upptäckter och att spara lärdomarna för att vara lätt tillgängliga i framtiden.

RH: Castrol EDGE är vårt mest avancerade sortiment av motorolja och uppfyller de mest krävande specifikationerna. Man kan tro att dessa produkter bara är en kombination av olika ingredienser, men de är egentligen ett resultat av enorma satsningar av intellektuellt kapital och tekniskt kunnande som har byggts upp under många årtionden.

En formell del av proceduren är att registrera en testcykel hos ett ackrediterat oberoende laboratorium för validering. Det gör att OEM-tillverkaren kan genomföra det slutliga steget, att bekräfta sitt eget godkännande.

Den dolda delen av vår produktutvecklings- och testprocess är vårt samarbete med tredje part. Det mångåriga samarbetet med ledande OEM-tillverkare är ovärderligt för att informera om hur vi utvecklar och provar varje ny specifikation. På samma sätt tillhandahåller vi smörjmedel till motorsportsteam som utvecklar motorer med banbrytande ny teknik och som används under de allra tuffaste förhållandena. Det ställer våra produkter inför högre krav än de som kan mötas med utvecklingsprogrammet för konventionella motorer och våra lärdomar är otroligt värdefulla.

Vi har en stolt historia av smörjmedelsutveckling tillsammans med motorsportsteamen och bland våra aktuella samarbetsparter finns BWT Alpine F1® Team, M-Sport Ford World Rally Team, Audi Sport GT3 Nürburgring team, JAS Honda World Touring Car Cup team, Skoda World Rally Team och RFK NASCAR team.

Jag antar att det också finns en stor verksamhet bakom produkterna vi ser för att försvara er position och försäljning?

AC: Ja, naturligtvis. Bakgrunden till allt detta är en bedömning på vår verksamhets förmåga och beredskap att föra ut produkterna på marknaden. Vi måste ta hänsyn till tillgången på råmaterial för de avsedda volymerna, vår produktionsanläggning och lagringskapacitet och alla förväntningar som ställs på vår anskaffningsprocess och samarbetsparter i leverantörskedjan.

Parallellt med det måste vi bevisa att de åtgärder vi vidtar tillgodoser de lagstadgade kraven, ta fram regelenliga etiketter för produkten och därefter marknadsföra den. En del av dessa steg faller utanför den konventionella utvecklings- och testprocessen men är nödvändiga för att realisera produkten och gynna kunderna.

Hur har utvecklings- och testprocesserna påverkats av övergången till lägre viskositeter?

RH: Fordonstillverkarna skapar allt mindre men kraftfullare motorer. Effekten upprätthålls med turboladdning men detta ökar trycket inuti motorn. Till följd av det krävs smörjmedel med högre prestanda än någonsin tidigare.

Bränsleförbrukningen och förbättrad effekt är beroende av formulans utformning och viskositeten är en av de viktigaste faktorerna. Det har gett upphov till en utveckling mot allt mer lättflytande smörjmedel. Våra egna utvecklingssatsningar inriktas ofta på att uppfylla nya prestandamål med lägre viskositet. Vi utnyttjar också lärdomar från våra samarbeten med motorsportsteam där utveckling av skräddarsydda motoroljor med låg viskositet har varit avgörande för att uppfylla deras prestanda- och hållbarhetsmål.

Vi testar alltid för de mest krävande tillämpningarna med låg viskositet. Vi vet då att varje specifikation som inte kräver så tunnflytande smörjmedel kan uppfyllas med till stor del samma baskomponenter. Det är i sig mycket krävande att leverera EDGE-produkter med 0W-16 och 0W-20 och det är ofta utgångsläget för oss i uppfyllandet av en ny specifikation.

I hur stor utsträckning kan produktutvecklings- och testprocesserna genomföras idag genom simulering jämfört med verkliga tester? Hur har detta förändrats under senare år?

RH: Vi har gjort stora framsteg generellt med Castrol EDGE-smörjmedel, men själva testprocessen har inte förändrats markant genom övergång till simulering. Kravet kvarstår att all validering måste vara motorbaserad. Denna fysiska referens krävs för att resultaten ska vara fullt tillförlitliga. Genom simulering får man bara begränsad kunskap om samspelet mellan otroligt komplexa ingredienser och OEM-tillverkarna kräver alltid verklighetsbaserade fysiska tester för att godkänna den.

Det är samtidigt viktigt att inte underskatta hur viktigt datorisering av smörjmedelsutvecklingen har varit, speciellt under de senaste årtiondena. Detta görs inte för att underlätta simulering utan snarare för att förenkla hanteringen av den mycket stora mängden datapunkter från tidigare testprocesser. Denna data ger oss möjlighet att identifiera trender och fördelar som ligger till grund för varje nya utvecklingsprojekt.

Denna statistiska analys av historiska data kan även användas för att modellera prestanda för nya experimentella oljor – för vissa specifika prestandaparametrar. Detta kan ibland vara mer exakt än den ursprungliga motor- eller laboratorietestet. Vi använder alltmer modellering för att fastställa prestanda för våra nyligen utvecklade oljor.
Det har gjort att våra utvecklare inte bara utgörs av den vanliga stereotypen av människor i labbrock som blandar formuleringar i provrör. Många av dem behöver idag först och främst vara mycket skickliga på datahantering.

Vårt fordonsinriktade forsknings- och utvecklingsarbete är centrerat till tre huvudorter: Pangbourne i Berkshire i Storbritannien, Wayne i New Jersey i USA och Shanghai i Kina. Det finns oundvikligen en del geografiskt fokus och tekniska specialiseringar för dessa anläggningar, för att betjäna kunder i Europa, Nord- och Sydamerika och Asien, men var och en av dem har också en viktig roll i att göra EDGE till vad det är och en produkt som förblir i frontlinjen.

Avslutningsvis, vad är det som gör en nyutvecklad Castrol EDGE-produkt speciell?

AC: Det är frestande att se den som en komplex blandning av ingredienser men egentligen är den ett exempel på allt vi kan om att tänja på prestandagränser och kulmen av teknisk erfarenhet, relationer och partnerskap som vi har byggt upp. Sammantaget innebär detta smörjmedel av högsta kvalitet som uppfyller de mest krävande specifikationerna med låg viskositet, vilket resulterar i bättre prestanda.

Under detta år firar Castrol sitt 125-årsjubileum och vi kan därför lugnt säga att vi har massor av erfarenhet att förlita oss på! Vi vet att vi tillämpar några av de mest krävande test- och utvecklingsmetoderna i branschen, arbetar med optimala komponenter från säkra leverantörer och utnyttjar varje betydelsefull erfarenhet inom smörjmedelsteknologin. Jag är mycket stolt över att ingå i en högmotiverad organisation av människor som håller Castrol EDGE i frontlinjen av en snabbt föränderlig bransch.

2024-05-13 - Industritorget