3D Druck und Additive Fertigung für PEEK Teile in der Öl & Gas Industrie

Oft wird fälschlicherweise angenommen, dass jeder 3D Drucker jedes denkbare solide Objekt herstellen kann. Dies entspricht jedoch nicht der Wahrheit; tatsächlich gibt es 8 verschiedene Arten von 3D-Druck Technologien.

Jede dieser Technologien ist auf 3D Drucker für eine bestimmte Materialklasse beschränkt, wodurch verschiedene mechanische Leistungen für die herzustellenden Teile geliefert werden. Obwohl der 3D-Drucker immer noch eine relative junge Herstellungsmethode ist, weisen die Technologien nun schon 30 Jahre Praxisbezug auf, welche beweisen, dass sich der 3D-Druck zu einem Werkzeug zur Herstellung von hochkomplexen, hochwertigen, ingenieurkritischen Teilen entwickelt hat. 3D-Druck Technologie wird beispielsweise von der Flugzeug Industrie zur Herstellung verschiedener Teile verwendet, darunter auch sicherheitskritische Teile die in Passagierflugzeugen eingesetzt werden. Ebenso wird sie im medizinischen Sektor eingesetzt, um patientenspezifische Implantate für Langzeitanwendungen in der Humanmedizin herzustellen. Die Einstiegslevel für 3D-Druck Technologie in den vielfältigen high-end Industrien sind verständlicherweise verschieden, aber es gibt Kennzeichen denen es zu folgen gilt.

Das Material PEEK (Polyetheretherketon) bspw. wurde in der Vergangenheit schon im Öl und Gas Sektor, aufgrund seiner verschiedenen nützlichen Eigenschaften, eingesetzt. PEEK bringt Eigenschaften mit, welche es befähigen in extrem anspruchsvollen Betriebsumgebungen eingesetzt zu werden. Einige dieser Eigenschaften sind:

• Beständige mechanische Leistung von -196 °C (-321 °F) bis 260 °C (500 °F)
• Struktur hält einen Druck bis zu 200 MPa (~29000 PSI) aus
• Anitkorroisions-Eigenschaften gewährleisten mechanische Stabilität und die Oberflächendynamik bleibt sowohl in Salzwasser als auch in Kohlenwasserstofffluid Umgebungen gemäß NORSOK beständig
• Technisch marginaler (~25%) Verlust der Zugfestigkeit bei Aussetzung von 100% Schwefelwasserstoffgas unter relativ hohen Temperaturen (220 °C) und Druck (~4.5 MPa)

Diese Eigenschaften machen die Verwendung von PEEK attraktiv für Komponenten welche Bohrungsausrüstung unterstützen wie Dichtungssysteme, Verschlüsse, Zahnräder, Gas-Trennsysteme, Laufräder, Stecker, Röhren und Gehäuse.

Erst seit kurzem ist es möglich PEEK Teile mit additiven Fertigungsmethoden wie dem sogenannten Fused Filament Fabricaion (FFF), einer 3D Druck Technologie, herzustellen. Der 3D Drucker, welcher für diesen Prozess entwickelt wurde, ist transportabel und leicht bedienbar. Ein solcher 3D Drucker kann an Land, Off-Shore oder abgelegenen Orten eingesetzt werden, wo Öl und Gas Anwendungen extrem zeitkritisch sind. Ein offensichtlicher Vorteil ist, dass die Zeiten um wartungsbasierte Ziele zu realisieren signifikant verkürzt werden können; besonders bei Zielen, welche vom Einsatz von Teilen aus verhältnismäßig weit entfernten Lagern oder Zulieferern abhängig sind und dringend gebraucht werden um die Produktion ohne Unterbrechungen am Laufen zu halten. Ein 3D Drucker vor Ort kann eine Mannschaft bei der schnellen Herstellung von Ersatzteilen oder Zusatzteilen verstärken um Bedien- und Produktionsebenen in Stand zu halten.

Abbildung 1 zeigt für die Öl und Gas Industrie relevante 3D gedruckte PEEK Teile.

Zahnrad

Ellenbogen Flansch

Flachdichtung

Dichtungsringe