Arco a filo ibrido AM per l'industria petrolifera e del gas
MX3D ha completato con successo la stampa di un morsetto per condutture industriali. Morsetti come questi sono utilizzati nell'industria chimica e petrolifera per prevenire incidenti e aumentare il tempo di funzionamento di un impianto prima che sia necessaria la manutenzione.
Il morsetto WAAM è stato realizzato e testato in collaborazione con Team Industries e TiaT, due aziende con una vasta esperienza nella manutenzione, nel collaudo e nella riparazione (di emergenza) di complessi sistemi di tubazioni industriali. Il BWI (Belgium Welding Institute) si è occupato dei test sui materiali e Lloyd's Register ha supportato MX3D nel processo di certificazione.
I tempi brevi sono fondamentali nell'industria petrolifera e del gas, in quanto sia la riduzione dei tempi di inattività della produzione sia la diminuzione dei rischi ambientali, umani e di sicurezza sono elementi critici. Attualmente i tempi di riparazione delle condutture possono arrivare a 2 o 3 settimane, con un valore potenziale di perdita da 100.000 a 1 milione di euro al giorno. Gli attuali processi di riparazione mediante morsetti si basano tipicamente sulla fresatura CNC, sul lavoro manuale specializzato o su una combinazione di entrambi. Ognuno di questi processi ha i suoi svantaggi, in quanto la fresatura CNC comporta un elevato spreco di materiale (in media >80% del materiale originale) e la manodopera specializzata sta diventando sempre più scarsa.
"I morsetti e/o le custodie utilizzati per la tenuta in linea negli impianti chimici (petroliferi) sono per oltre il 90% progettati e prodotti su misura e nella maggior parte dei casi richiedono tempi di consegna molto brevi", ha dichiarato Simon van der Harst, Team Industrial Services, Senior Specialist Engineering, and Manufacturing.
"La tecnologia WAAM, se ulteriormente sviluppata, nel prossimo futuro può rappresentare un vantaggio nel senso che non sono più necessari grandi investimenti per mantenere una grande variazione di materiali in stock (lastre); pochissimi o nessun materiale di scarto se costruito da zero; riduzione al minimo dei tempi di lavorazione finale; maggiore varietà di progettazione possibile e minore dipendenza dagli utensili e dai componenti di base disponibili."
"La produzione additiva ibrida combina i vantaggi della produzione convenzionale, come la precisione e l'alta velocità di produzione di parti 'semplici', con i vantaggi della produzione additiva, come la libertà geometrica, la velocità di produzione e il minimo spreco di materiale. La qualità e la complessità di WAAM Clamp dimostrano il potenziale della tecnologia sviluppata da MX3D", afferma Thomas Van Glabeke, Project Lead / R&D Manager di MX3D.
Nell'ambito del progetto WAAM Clamp, è stata studiata e prodotta con WAAM ibrida una tipica parte di riparazione per condutture. Questa tecnica fornisce una soluzione di produzione intelligente, combinando i vantaggi della produzione tradizionale (come la lavorazione di precisione) con i vantaggi della produzione additiva ad arco di filo (come la libertà di forma, gli alti tassi di deposizione e il minimo spreco di materiale).
Il WAAM ibrido presenta diversi vantaggi rispetto alle tecnologie convenzionali come la forgiatura, la fresatura CNC e la saldatura manuale (che richiede saldatori specializzati) per l'industria petrolifera e del gas. Rispetto alla forgiatura, WAAM ha tempi di fabbricazione più brevi, in quanto può produrre localmente, su richiesta e in località remote. Rispetto alla fresatura CNC, WAAM ha uno scarto di materiale molto più basso grazie all'utilizzo di un processo di produzione additiva anziché sottrattiva. Infine, rispetto alla saldatura manuale, il produttore dipende meno dalla disponibilità di saldatori specializzati, in quanto i robot possono fabbricare 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Incorporando componenti standard prefabbricati nel processo WAAM (cioè Hybrid WAAM), tutti i vantaggi sopra descritti aumentano, riducendo i tempi di consegna e di produzione rispetto al WAAM normale.
Il consorzio è riuscito a raggiungere un elevato livello di garanzia per la pinza WAAM. BWI ha testato i materiali e ha confermato che il materiale stampato era conforme ai requisiti chiave di TEAM Industries per questo materiale. Il sistema MX3D M1 Metal AM, l'impianto e le procedure sono stati qualificati da Lloyd's Register.
Il materiale di base e di stampa utilizzato è stato l'ASME IIA SA-516-70, un tipo di acciaio spesso utilizzato nell'industria chimica e dell'Oil & Gas. I requisiti per le proprietà meccaniche di questo materiale erano dettati dal caso d'uso più comune: recipienti a pressione che lavorano a temperature medio-basse.
I test distruttivi sono stati eseguiti secondo la norma ASTM A370. I risultati dei test distruttivi hanno dimostrato che il materiale stampato, anche nella sua direzione meno favorevole, ha proprietà meccaniche simili o migliori rispetto al materiale di base, soddisfacendo così i requisiti ASME.
Il progetto ha ricevuto il sostegno del programma Horizon 2020 dell'Unione europea, attraverso il primo bando per il programma dimostrativo TRINITY, nome completo del progetto: Digital Technologies, Advanced Robotics and increased Cyber-security for Agile Production in Future European Manufacturing Ecosystems, acronimo: TRINITY, numero di convenzione Horizon Grant dell'Unione europea: 825196.
