Arc hybride à fil AM pour l'industrie du pétrole et du gaz
MX3D a terminé avec succès l'impression d'un collier de serrage pour pipeline industriel. Les colliers de ce type sont utilisés dans les secteurs de la chimie et du pétrole et du gaz pour prévenir les incidents et augmenter la durée de fonctionnement d'une installation avant qu'une maintenance ne soit nécessaire.
La pince WAAM est fabriquée et testée en collaboration avec Team Industries et TiaT, deux entreprises ayant une grande expérience de la maintenance, des tests et de la réparation (d'urgence) de systèmes de tuyauterie industrielle complexes. L'IBB (Institut belge de soudure) s'est chargé des essais de matériaux et Lloyd's Register a soutenu MX3D dans le processus de certification.
Dans l'industrie pétrolière et gazière, il est essentiel de raccourcir les délais d'exécution, car il est essentiel de réduire les temps d'arrêt de la production ainsi que les risques pour l'environnement, l'homme et la sécurité. Le délai actuel de réparation des pipelines peut atteindre 2 à 3 semaines, avec une perte de valeur potentielle de plusieurs centaines de milliers d'euros à 1 million d'euros par jour. Les processus actuels de réparation par clampage reposent généralement sur le fraisage CNC, le travail manuel spécialisé ou une combinaison des deux. Chacun de ces procédés présente des inconvénients : le fraisage CNC entraîne une perte importante de matériau (en moyenne >80 % du matériau d'origine) et les travailleurs spécialisés se font de plus en plus rares.
"Les colliers et/ou les boîtiers utilisés pour le colmatage des fuites en ligne dans les installations (pétro)chimiques sont à plus de 90 % conçus et fabriqués sur mesure et, dans la plupart des cas, nécessitent un délai de livraison très court", a déclaré Simon van der Harst, Team Industrial Services, spécialiste principal de l'ingénierie et de la fabrication.
"La technologie WAAM, si elle est développée davantage dans un avenir proche, peut constituer un avantage en ce sens qu'elle ne nécessite plus d'investissements importants pour conserver une grande variété de matériaux de base (plaques), qu'elle ne génère que très peu, voire pas du tout, de déchets si l'on part de zéro, qu'elle minimise le temps d'usinage final, qu'elle permet une plus grande variété de conceptions et qu'elle dépend moins des outils et des composants de base disponibles.
La fabrication additive hybride combine à la fois les avantages de la fabrication conventionnelle, tels que la précision et la vitesse de production élevée de pièces "simples", et les avantages de la fabrication additive, tels que la liberté géométrique, la vitesse de production et le gaspillage minimal de matériaux. La qualité et la complexité de la pince WAAM démontrent le potentiel de la technologie développée par MX3D", selon Thomas Van Glabeke, chef de projet / responsable R&D chez MX3D.
Dans le cadre du projet WAAM Clamp, une pièce de réparation typique pour les pipelines a été étudiée et fabriquée avec la technique hybride WAAM. Cette technique offre une solution de production intelligente, en combinant les avantages de la fabrication traditionnelle (comme l'usinage de précision) avec les avantages de la fabrication additive par arc électrique (comme la liberté de forme, les taux de dépôt élevés et le gaspillage minimal de matériaux).
Le WAAM hybride présente plusieurs avantages par rapport aux technologies conventionnelles telles que le forgeage, le fraisage CNC et le soudage manuel (nécessitant des soudeurs spécialisés) pour l'industrie pétrolière et gazière. Par rapport au forgeage, le WAAM a un délai de fabrication plus court car il peut produire localement, à la demande et sur des sites éloignés. Par rapport au fraisage CNC, le WAAM génère beaucoup moins de déchets de matériaux en raison de l'utilisation d'un processus de fabrication additif au lieu d'un processus soustractif. Enfin, par rapport au soudage manuel, le fabricant est moins tributaire de la disponibilité de soudeurs spécialisés, car les robots peuvent fabriquer 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. En incorporant des composants standard préfabriqués dans le processus WAAM (c'est-à-dire le WAAM hybride), chacun des avantages décrits ci-dessus est accru en réduisant le délai d'exécution et le temps de fabrication par rapport au WAAM normal.
Le consortium est parvenu à atteindre un niveau d'assurance élevé pour la pince WAAM. L'IBB a testé les matériaux et a confirmé que le matériel imprimé était conforme aux exigences clés de TEAM Industries pour ce matériau. Le système d'AM métal MX3D M1, l'installation et les procédures ont été qualifiés par Lloyd's Register.
Le matériau de base et d'impression utilisé était l'ASME IIA SA-516-70, un type d'acier souvent utilisé dans les industries chimiques, pétrolières et gazières. Les exigences relatives aux propriétés mécaniques de ce matériau ont été dictées par son cas d'utilisation le plus courant : les appareils à pression fonctionnant à des températures moyennes ou basses.
Les essais destructifs ont été réalisés conformément à la norme ASTM A370. Les résultats des essais destructifs ont prouvé que le matériau imprimé, même dans sa direction la moins favorable, possède des propriétés mécaniques similaires ou supérieures à celles du matériau de base, répondant ainsi aux exigences de l'ASME.
Le projet a reçu le soutien du programme Horizon 2020 de l'UE, par le biais du premier appel à propositions pour le programme de démonstration TRINITY, nom complet du projet : Digital Technologies, Advanced Robotics and increased Cyber-security for Agile Production in Future European Manufacturing Ecosystems, Acronyme : TRINITY, numéro de convention de subvention Horizon de l'UE : 825196.
