Ett möte mellan material

För de mest krävande miljöerna, där tätningar utsätts för de hårdaste kemikalierna och extrema temperaturer, är perfluoroelastomerer (FFKM) det material som är förstahandsvalet. 

Styra innovationer
Med global räckvidd och lokal närvaro har Trelleborg investerat i utveckling och tillverkning av perfluoroelastomerer i över 30 år. Som produktchef vid anläggningen i Tewkesbury i England leder Tom Ashby innovationer inom nya kvaliteter för att möta nya behov inom branschen. 

Han förklarar varför FFKM är så viktigt. 
- Inom flygindustrin, kemisk bearbetning och halvledartillverkning finns det processer där standardmaterial inte kan uppfylla våra kunders behov. Materialet förlänger livslängden och sänker den totala ägandekostnaden. För flygplanstillverkare förlänger det flygplanens livslängd, minskar oplanerat underhåll och bidrar till att uppfylla utsläppsmål.

Förändrade marknadskrav
James Harrison, chef för material i Tewkesbury, beskriver den förändring han ser på marknaden. 
- Medan kraven från våra kunder inom kemisk bearbetning har förblivit oförändrade, har kraven inom halvledar- och flygindustrin ökat. De har ställt högre krav på förändring under de senaste åren än under de 20 år jag har arbetat med materialet, säger han. 

- Det finns fler problem att lösa. Sedan covid har materialsituationen blivit svårare att hantera eftersom företagen har rationaliserat sina produktionslinjer. Detta, i kombination med risken för lagändringar, skapar en ständigt föränderlig situation där vi måste reagera snabbt, dag för dag, för att uppfylla de krav som industrin ställer, fortsätter Harrrison.

Betydande investeringar
Som svar på denna snabbt föränderliga marknad för FFKM har Trelleborg gjort stora investeringar i personal, infrastruktur och processer samt i utveckling och produktion av Isolast, Trelleborgs varumärke för perfluoroelastomer.

- Förutom nya pressar och utrustning för industriprodukter har vi utökat vårt renrum för halvledare. Det började som ett enda rum och har vuxit betydligt under de senaste tre åren för att möta den växande efterfrågan från våra kunder, påpekar Feyzan Durn, laboratoriechef och senior materialutvecklingsingenjör inom halvledare. 

Det toppmoderna renrummet mäter nu 415 kvadratmeter och var en del av ett 18 månader långt uppgraderingsprojekt som mer än fördubblade den tidigare renrumskapaciteten på anläggningen i Tewkesbury. Det drivs enligt ISO 5/klass 100-standarder, vilket garanterar ultrarena förhållanden för tillverkning av högpresterande elastomerer, såsom Isolast PureFab-halvledarportföljen.

Uppfyller specifika krav
Baserat på långsiktiga partnerskap och trender på marknaden arbetar Trelleborg proaktivt med sina kunder för att skapa starka relationer. I vissa fall har detta inneburit att man har behövt uppfylla specifika krav från kunder i de mest utmanande branscherna. 

- En ledande tillverkare av halvledarutrustning behövde ett material med definierade dämpningsegenskaper, förklarar Durn. Trelleborg utvecklade en unik sammansättning för dem som skyddar känsliga komponenter från yttre vibrationer som skulle ha påverkat prestandan och precisionen hos deras utrustning.

- Vi är vana vid att testa egenskaper som är viktiga för halvledarutrustning, såsom plasma- och ozonbeständighet, och vi är marknadsledande inom detta område. En specifik förfrågan om dämpningsapplikationer var dock en ny utmaning för oss.
 
Globalt samarbete
- Vi började med att formulera flera sammansättningar i Tewkesbury och genomförde inledande tester och utvärderingar, säger Durn. För avancerade tester skickade vi prover till vårt laboratorium i Fort Wayne i USA. I nära samarbete med experter vid vårt FoU-center i Stuttgart, Tyskland, analyserade vi dynamiska testresultat, förfinade sammansättningarna och identifierade det material som bäst passade våra kunders krav.

- Det som stack ut var engagemanget från alla inblandade. Vi arbetade över tidszoner och discipliner för att leverera en lösning på kort tid. Det var ett utmärkt exempel på hur vi omsätter våra kunders behov i handling, avslutar Durn.

- Resultatet av projektet blev ett material med hög renhet, skräddarsytt för applikationen. Det stärker våra möjligheter att ta fram metall–gummi‑bundna komponenter och breddar vår Isolast® PureFab®‑portfölj. Viktigast av allt var att det stärkte Trelleborgs position som en pålitlig partner genom att säkerställa kontinuiteten i leveranserna och fördjupa vår strategiska relation med kunden, säger Ashby.

Håller kunden i produktion
Harrison nämner ett annat exempel på hur man tillgodoser en specifik kunds behov. 
- När en stor FFKM‑leverantör lämnade marknaden uppstod ett behov av att hantera en potentiell utfasning hos en av våra flygkunder. Det var ett problem, men också en möjlighet att omvärdera marknaden och hitta ny tillgänglig teknik och nya samarbetspartner. Vi var tvungna att snabbt utveckla och kvalificera en ersättning – från grunden.

- För att göra detta kombinerade vi resurser med vårt halvledarteam och använde en del av deras teknik för att utveckla materialet och med interna och externa tester uppnådde vi kundens godkännande. Vi lyckades byta från den otillgängliga kvaliteten till den nyutvecklade utan att stoppa kundens produktionslinje.

Gruppens samlade erfarenhet av konstruktion och tillverkning har utnyttjats effektivt vid anläggningen i Tewkesbury för att förbättra kundernas produkter och sänka deras totala ägandekostnad. 

Innovativa limningstekniker
- På Trelleborg står vi ofta inför utmaningen att stödja våra kunder med de mest tekniskt krävande tillämpningarna, med målet att förbättra produkter och processer. Limning av FFKM på underlag och rationalisering av komponenter är ett område där detta sker , säger Ashby. Vi har ett flertal projekt som involverar limning av Isolast, inte bara på metall utan även på plast.

- Genom att arbeta i nära samarbete med våra kunder och se helhetsbilden av deras produktionsprocesser kan limning ge stora besparingar i den totala ägandekostnaden. Med vår erfarenhet av design för tillverkning kan vi hjälpa till att minska antalet komponenter i en montering. Istället för att ha flera elastomer- och metalldelar kan monteringarna bli en enda komponent, påpekar Ashby.

Lättare vikt, lägre kostnad
Det finns nu en ökande efterfrågan på FFKM som är limmat på plast. På grund av FFKM-materialens kemiska tröghet kan detta vara nästan omöjligt att uppnå.
-Eftersom plast är lättare än de flesta metaller, till exempel rostfritt stål, är det ett alternativ för kunder som vill minska vikten eller antalet komponenter i en enhet, säger Ashby. Vi har fått ett antal förfrågningar om att titta på applikationer där det finns en gummi-till-metall-limmad del inuti ett plasthölje. Att ta bort metallen och limma gummit direkt på plasten kan inte bara spara vikt utan också kostnader.

- Våra resultat med att binda FFKM till PEEK (Polyetheretherketone) har varit utmärkta och vi säljer nu ett antal FFKM-PEEK-bundna komponenter, säger Harrison.

- Denna utveckling pågår, och vi är alltid villiga att ta oss an nya utmaningar för att förbättra våra kunders erbjudanden och våra unika möjligheter, tillägger Ashby.

Att flytta gränser
För Durn och Harrison handlar framtiden, utvecklingsmässigt, om att flytta gränser.
- Kunder inom flygindustrin efterfrågar material som håller längre, klarar högre och lägre temperaturer och därmed minskar kostnaderna under hela livslängden, förklarar Harrison.

- Halvledarmarknaden växer snabbt och branschen skiftar fokus mot AI-teknik. Chiptillverkare arbetar ständigt med innovationer och söker efter material som tål högre driftstemperaturer, levererar exceptionell prestanda och uppfyller allt strängare tillförlitlighetsstandarder. Lågtemperaturkapacitet får också ökad uppmärksamhet för vissa tillämpningar, tillägger Durn

Simulering minskar utvecklingstiden
- För att komplettera vår materialinnovation och ytterligare stödja den snabbt växande chipindustrin har vi också infört avancerade simuleringsmetoder som förändrar hur tätningsprestanda förutsägs, säger Durn. 

I stället för att enbart förlita sig på tidskrävande fysiska tester komprimerar dessa verktyg veckor av data till modeller som kan förutsäga tätningarnas tillförlitlighet under flera år.

Hon förklarar: 
- Oavsett om det gäller roterande tätningar i vakuumpumpar eller statiska tätningar i plasmaetsningskammare, hjälper våra förutsägande funktioner kunderna att optimera förebyggande underhållscykler och minska driftstopp. 

Människor är nyckeln 
Långsiktig framgång för Ashby handlar dock inte bara om produkten. 
- För Isolasts utveckling och tillväxt behöver vi ett team av människor med kompetens, erfarenhet och kunskap.  Ett av våra viktigaste mål är att attrahera och behålla människor med unika och avancerade talanger. Det handlar inte bara om utrustningen, man behöver också människorna. Det är nyckeln till vår framtida tillväxt.
Skribent: Donna Guinivan
Foto: Ross Vincent