Automated Fiber Placement für extreme Umweltbedingungen

Trelleborg präsentierte auf der Messe SPE Offshore Europe in Aberdeen (Schottland) Bauteile aus Verbundwerkstoffen, die mit AFP-Technologie gefertigt wurden. Automated Fiber Placement (AFP) steht für einen vollautomatisierten Fertigungsprozess von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen. Sie kommen in der Öl- und Gasindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz.

Hinter Automated Fiber Placement verbirgt sich ein additives Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen. Robotergeführt werden faserverstärkte Kunststoffbänder unter Anwendung von Druck und Temperatur entlang eines vorgegebenen Pfads auf der Werkzeugoberfläche abgelegt. Dank der AFP-Technologie hat der Produktioner während des gesamten Prozesses die Möglichkeit, sowohl Temperatur und Druck als auch Legegeschwindigkeit zu kontrollieren und zu überwachen. Dies führt zu einem Fertigungsprozess ohne Autoklav, der sich wiederholen lässt und sowohl den manuellen Arbeitseinsatz als auch die Bearbeitungszeit verkürzt. Gleichzeitig können komplexe Geometrien gefertigt werden, die sich sonst nur schwer herstellen lassen. Die gefertigten Verbundbauteile eigenen sich für Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie in Industrien, bei denen es auf Leichtbauweise und hohe Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse ankommt.

Ein Produktbeispiel für die Öl- und Gasindustrie ist die mit Carbonfasern verstärkte Hydraulikpumpe, die Trelleborg gemeinsam mit einem Dienstleister für Ölfeldservice aus dem texanischen Houston (USA) entwickelt hat. Sie ist für den Einsatz in extrem tiefen Gewässern konzipiert, in denen Salzwasserkorrosion, niedrige Temperaturen und extremer Wasserdruck zu katastrophalen Ausfällen in Anlagen führen können – speziell bei Bauteilen, die ausschließlich aus Metall und ohne die Verwendung von verstärkenden Verbundwerkstoffen hergestellt wurden. Durch das laserbasierte Herstellungsverfahren mit AFP wird der Fertigungsdurchsatz erheblich erhöht, was gerade bei Großprojekten entscheidend ist, da diese häufig Hunderte oder Tausende von Kilogramm Verbundwerkstoff pro Bauteil erfordern.

„Der größte Teil des Materials, das wir verwenden, ist inert und hält extremen Bedingungen stand, wohingegen andere Materialien wie zum Beispiel Metalle korrodieren und ausfallen“, sagt Reid Hislop, Produktmanager bei Trelleborg Sealing Solutions. „Unser Prozess beginnt mit einem unidirektionalen Prepreg-Composite, also mit Reaktionsharzen vorimprägnierte textile Faser-Halbzeuge, der es uns ermöglicht, Verbundwerkstoffe mit AFP in einer sehr präzisen Geometrie auszulegen und dabei eine große Festigkeit zu erreichen. Verbundwerkstoffe sind nicht neu, nur ihr Einsatz in der Öl- und Gasindustrie. Daher ist die Zusammenarbeit mit unserem Expertenteam für unsere Öl- und Gaskunden ausgesprochen wichtig.“

Auf der Messe in Aberdeen präsentierte das Unternehmen im September 2019 seine Verbundbauteile sowie sein Know-how rund um die AFP-Technologie auf der Messe in Schottland.