Soldadura por arco híbrida para la industria del petróleo y el gas
MX3D completó con éxito la impresión de una abrazadera industrial para tuberías. Las abrazaderas de este tipo se utilizan en las industrias química y del petróleo y el gas para prevenir incidentes y aumentar el tiempo de funcionamiento de una instalación antes de que sea necesario realizar tareas de mantenimiento.
Los plazos de entrega cortos son fundamentales en la industria del petróleo y el gas, ya que es crucial reducir tanto el tiempo de inactividad de la producción como los riesgos medioambientales, humanos y de seguridad. El plazo de entrega actual de la reparación de tuberías puede ser de hasta 2 o 3 semanas, con una pérdida potencial de valor de entre varios cientos de miles y un millón de euros al día. Los procesos de reparación actuales mediante abrazaderas suelen basarse en el fresado CNC, mano de obra especializada o una combinación de ambos. Cada uno de estos procesos tiene sus inconvenientes, ya que el fresado CNC genera un elevado desperdicio de material (por término medio, más del 80 % del material original) y la mano de obra especializada es cada vez más escasa.
«Más del 90 % de las abrazaderas y/o carcasas que se utilizan para el sellado de fugas en tiempo real en instalaciones (petro)químicas se diseñan y fabrican a medida y, en la mayoría de los casos, requieren un plazo de entrega muy breve», afirmó Simon van der Harst, del equipo de Servicios Industriales, especialista sénior en ingeniería y fabricación.
«La tecnología WAAM, si se sigue desarrollando, puede suponer una ventaja en un futuro próximo, ya que ya no será necesario realizar grandes inversiones para mantener una gran variedad de materiales en stock (placas); se generarán muy pocos o ningún residuo si se construye desde cero; se minimizará el tiempo de mecanizado final; se podrá diseñar con mayor variedad y se dependerá menos de las herramientas y los componentes básicos disponibles».
«La fabricación aditiva híbrida combina las ventajas de la fabricación convencional —como la precisión y la alta velocidad de producción de piezas “simples”— con las ventajas de la fabricación aditiva, como la libertad geométrica, la velocidad de producción y el mínimo desperdicio de material. La calidad y la complejidad de la abrazadera WAAM ponen de manifiesto el potencial de la tecnología desarrollada por MX3D»,
En el marco del proyecto WAAM Clamp, se ha investigado y fabricado una pieza de reparación típica para tuberías con WAAM híbrido. Esta técnica ofrece una solución de producción inteligente, ya que combina las ventajas de la fabricación tradicional (como el mecanizado de precisión) con las ventajas de la fabricación aditiva por arco eléctrico (como la libertad de formas, las altas tasas de deposición y el mínimo desperdicio de material).
La tecnología WAAM híbrida presenta varias ventajas con respecto a las tecnologías convencionales, como la forja, el fresado CNC y la soldadura manual (que requiere soldadores especializados), en el sector del petróleo y el gas. En comparación con la forja, la tecnología WAAM ofrece plazos de fabricación más cortos, ya que permite producir a nivel local, bajo demanda y en ubicaciones remotas. En comparación con el fresado CNC, la tecnología WAAM genera un desperdicio de material mucho menor, debido a que utiliza un proceso de fabricación aditiva en lugar de uno sustractivo. Por último, en comparación con la soldadura manual, el fabricante depende menos de la disponibilidad de soldadores especializados, ya que los robots pueden fabricar las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Al incorporar componentes estándar prefabricados en el proceso WAAM (es decir, el WAAM híbrido), se potencian todas las ventajas descritas anteriormente al reducir el plazo de entrega y el tiempo de fabricación en comparación con el WAAM convencional.
Al combinar la producción de piezas impresas de alta calidad con una tecnología intuitiva, MX3D está revolucionando la impresión 3D en metal a gran escala. Nuestro software patentado MetalXL WAAM garantiza que cualquiera que adopte la fabricación aditiva por arco con hilo pueda hacerlo con la máxima eficiencia y facilidad.
El consorcio logró alcanzar un alto nivel de garantía para la abrazadera WAAM. BWI probó los materiales y confirmó que el material impreso cumplía con los requisitos clave de TEAM Industries para este material. El sistema MX3D M1 Metal AM, las instalaciones y los procedimientos fueron certificados por Lloyd's Register.
El material base y de impresión utilizado fue ASME IIA SA-516-70, un tipo de acero que se utiliza a menudo en las industrias química y del petróleo y el gas. Los requisitos relativos a las propiedades mecánicas de este material vinieron dictados por su uso más habitual: recipientes a presión que funcionan a temperaturas medias y bajas.
Las pruebas destructivas se realizaron siguiendo la norma ASTM A370. Los resultados de las pruebas destructivas demostraron que el material impreso, incluso en su dirección menos favorable, tiene propiedades mecánicas similares o mejores que el material base, por lo que cumple los requisitos de la ASME.
El proyecto recibió el apoyo del programa Horizonte 2020 de la UE, a través de la primera convocatoria del Programa de Demostración TRINITY. Nombre completo del proyecto: Tecnologías digitales, robótica avanzada y mayor ciberseguridad para una producción ágil en los futuros ecosistemas de fabricación europeos. Acrónimo: TRINITY. Número de acuerdo de subvención de Horizonte UE: 825196.
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