logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

3D打印技術踏足油氣行業 潛力何在?

3D打印技術踏足油氣行業 潛力何在?

隨著技術的發展,3D打印技術越來越受到人們的追捧,油氣行業人員也在不斷嘗試引進3D打印,希望能將其運用于油氣行業帶來良好的收益,研究至今,3D打印技術究竟在油氣行業有多大的發展潛力呢? 一起來看一下~

3D打印作為一種全新概念的制造技術,已經成為當前先進制造技術領域創新發展的源泉。它是一種利用打印機結合數字模型來制作實體物件的技術,其發展已經有數十年的歷史,但油氣公司最近幾年才開始研究利用3D打印技術進行產品開發。3D打印技術的拓展運用可以改變油氣行業的運營,但如何能夠最大化利用3D打印技術仍然非常具有挑戰性。石油圈原創www.h29736.cn

3D打印技術作為一種增量制造技術,又稱為快速原型設計、制造技術,近些年始終占據媒體頭條。隨著技術日益復雜、機械設備也逐漸平民化,3D打印材料的種類越來越多。根據埃森哲咨詢公司對3D打印技術在油氣行業發展潛力的報道,3D打印目前已逐漸進入主流制造行業以及消費市場。

部分3D打印技術專利到期也使得更多的公司能進入該領域。Lux Research 的分析師Anthony Schiavo在Rigzone的采訪中提到,部分公司3D打印的應用超越了非功能性原型模型,同時,初創科技企業的大量涌現以及打印材料的可塑性和質量的提高都在不同程度上增加了工業界對3D打印的興趣。

宇宙航空和牙醫行業都采用3D打印技術來制造部件。Schiavo說3D打印技術的主要優點就是可以制造更小或者形狀更為復雜的部件,同時降低高成本材料的浪費。

油氣公司探索3D打印技術石油圈原創www.h29736.cn

在Rigzone的一次采訪中, GE Oil & Gas系統工程與高級技術的材料與制造技術的領導,Massimiliano Cecconi提到,GE Oil & Gas公司啟動了增量制造技術的發展已經有五年了。位于意大利弗羅里達GE Oil & Gas公司的增量實驗室第一次成功安裝DMLM設備之后,該技術在近三年內都得到了長足的發展。

Cecconi說,“從那時候開始,實驗室的發展變得越來越好,這多虧了研制渦輪機械組件和特殊合金的兩臺新機器?!?/span>GE Oil & Gas與GE Aviation 和 GE Global Research Center的合作使得這項技術的發展繼續加速。多虧了印度GE Oil & Gas Additive Manufacturing Lab的建立,其產品性能得到了大幅度提高。

GE在實驗室推行三個主要目標。第一個是快速成型并作為組件來支持新產品的引入。這項技術提高了GE快速測試的多個概念設計產品的能力,同時大大縮短了開發周期。根據了公司“快速學習”理論,GE的這種理論極大的增加了與客戶的互動,加快了新產品推向市場的時間。

其中一個典型案例是AM的新NovaLT16燃氣輪機燃燒器的研發。Cecconi提到,采用DMLM制造了四種不同設計理念的產品,并且通過全尺寸內燃機進行了快速測試,大幅度降低了產品的研制和檢驗周期。

選定設計的燃料噴嘴成功以初期速度生產,并裝備在第一個NovaLT16引擎,取得了良好的測試效果。同時,GE利用其生產力免費設計和制造復雜幾何形狀的產品。

公司通過引入新型形狀和幾何圖形重新設計燃氣輪機燃燒組件來提高機器的性能和減排能力。Cecconi表示,“與傳統熔模鑄造等制造工藝相比,幾何形狀多樣性的變化使得設計工程師現在能夠進入一個更廣闊的空間進行設計,創新的技術需要設計人員變革的思維方式?!?/span>

通過3D打印某個單一組件而不是將多個部分進行銅焊,采用焊接或螺栓的鏈接方式在簡化制造工藝和裝配操作上具有獨到的優勢。Cecconi說,“與傳統方法相比,由于這項技術革新解決方案的快速引入,也將使我們的客戶受益,讓其能夠更加快速的升級他們的主打產品?!?/span>

GE正在探索打印的第三個層次是生產線的備件制造。Cecconi說,“客戶抱怨他們需要在倉庫保存一些備件以確保他們能度過設備和工廠的停機時間。AM-3D印刷代表著一個思維模式的轉變,由于3D打印的特點,縮短了產品的生產周期,讓Frame 3等部分舊燃氣輪機模型重新獲得熱氣體生產能力。為了驗證假設,采用3D打印方法生產的部分零件,不僅相同而且質量有保證,甚至比原裝配件還好“。

雖然最初的研發重點是渦輪機械組件,GE目前仍處在其他生產線,如海底工業3D打印技術相關經驗的擴展過程。Cecconi說“我們繪制一個具有挑戰性的藍圖,利用AM的功能來制造閥門部件,旨在改善設計以及縮短采購”。

GE Oil & Gas公司在前年宣布將在賓西尼亞匹茲堡開設新的GE增量制造工廠,屆時將會促進GE包括油氣行業的知識和專家共享等不同業務。

哈里伯頓的一位發言人說,“3D打印技術的潛力還很大,這需要我們重新設計和改造部件的生產方法?!?Halliburton已經在不同的業務上采用了3D打印技術,其中包括完井工具、電纜、射孔工具、測試和水下作業設施,以及Sperry鉆井、鉆頭和線纜。

哈里伯頓產品研發部門經理艾倫鐘在接受Rigzone采訪時表示,原型通過3D打印一部分可能需要幾天,但是這個過程與傳統成型過程相比仍然是非??焖俚?。3D印刷也可以更快地創建具有復雜幾何形狀的零件。傳統制造業的局限性在于復雜的零部件必須分解成許多部分才能夠在內部運作。通過使用3D打印,部分組件可以融為一體,減少組件的數量。例如,通過傳統制造業,流動控制裝置需要建立兩個部分,然后焊接在一起,而通過3D打印技術,該設備可以通過打印成為一個完整的組件。

3D打印在油氣公司中的挑戰石油圈原創www.h29736.cn

毫無例外,盡管油氣工業都在尋找如何將3D打印技術運用到油氣行業,除了原型階段的打印模型外,Lux研究人員指出了3D打印在油氣工業有限的潛力。過度關注3D打印制造零部件的穩定性和可靠性將會放緩3D打印技術在油氣行業的推廣。Schiavo指出航空航天工業的陡峭的學習曲線,認為需要十年甚至更多時間來研究內部開發流程,確保3D打印部件的質量和可靠性。

埃森哲咨詢公司提到了3D打印在油氣上的潛力,但是由于油價持續低迷,公司想要在2016年節約開支,很有可能推遲3D打印的研究計劃。在Rigzone的采訪中,埃森哲咨詢公司北美能源創新的領先人物Brian Richards表示,3D打印是一項研究如何在未來5~10年在節約開支的一項研究計劃。

Richards表示,人們在思考非關鍵的工具部件以及利用定制的工具作為一個起點,但是爭論依舊圍繞著不利因素,比如部件是否會失效以及誰擁有知識產權等。

Richards表示,新型3D打印機和3D印刷材料通常需要耐高壓高溫等能源公司常面臨的惡劣環境。軟件方面,運用計算語言進行復雜表面制造和設計同樣至關重要,但是埃森哲咨詢公司還沒有看到油氣行業在這一領域的應用前景。

井控部件裝備咨詢公司、Subsea Solutions LLC 3D打印解決方案的經理Barry Calnan說,3D打印的材料同樣需要油氣行業的認證,就像航空航天和汽車工業那樣,讓其能夠使用起來。Subsea Solutions將3D打印模型作為培訓課程的一部分,允許學生學習、拆解并重組這些設備部件,比如防噴器。

Richards表示,“目前,市面上沒有一個類似iTunes一樣的音樂市場代理,匯集不同公司的產品,并將產品放在一個通用的知識產權框架里”。

雖然存在很多問題,但3D打印在深水領域仍然具有很大的潛力。Lux研究人員認為由于距離機械車間較遠和同時缺少熟練工人,因此可能3D打印技術在海上比在陸上有更大的潛力。Lux分析師表示,3D打印技術能夠長期興盛的原因是能夠根據現場的需要來制造零件,取代部件損壞時運送等待的問題。在鉆井平臺上,可使用材料和打印機來制造零部件,通過3D打印來制造部件通常需要6-24個小時,這可以大大減少海上鉆井平臺由于缺少質量控制、檢驗、更換部件的交貨時間。

Schiavo說,“通常情況下,無論你在哪里需要制作材料昂貴的小型復雜部件,3D打印都可以解決你的問題”。作為油氣公司一種更好管理供應鏈的一種方式,埃森哲咨詢公司在報告中高度稱贊了3D打印技術在偏遠地區現場制作工具的能力。Richards表示,對于油服公司來說,就有了銷售工具電子模型或打印部件許可的機會,就像音樂品牌銷售播放授權給iTunes一樣。

然而,在不久的將來,或者說至少五年內,并不會期望3D打印會在油氣行業產生實質性的收入。另一個機會是尋找一些破產公司過去制造的零部件,采用3D打印技術延長資產的使用壽命。

除了多年的原型制作之外,油氣公司是怎樣運用3D打印技術的呢?埃森哲咨詢公司在其報告中建議,公司應該從模型的建立開始就應該對目前的技術有非常熟悉的了解和認識,并同時制定能夠在目標區域帶來最大利益戰略方針。

“與現場工人的緊密合作讓公司明白什么部件可以3D打印,同時明白在設備報廢之前如何去維護和更換部件?!边\營商也應同組織外的供應商一起工作,來了解他們的計劃,如何在未來的供應鏈中使用3D打印。

埃森哲咨詢公司在報告中提到,“在上游業務中,供應鏈的可控和預見性對如何將3D打印技術高效利用的前瞻性、以數據為基礎的決定起到關鍵性作用。在原有運行結構的基礎上,成功的前提可能是平穩過渡到數字化供應鏈驗證”。

Richards說,埃森哲咨詢公司也鼓勵供應者和服務公司將3D打印作為他們節省成本的投資組合方案?!跋啾绕渌映墒斓氖侄?,效果可能不會很顯著,但3D打印仍然能夠為深化產品的使用潛力和價值奠定基礎”。

Calnan說,3D打印不只是以高性價比的方式制造已經創造出來的零件。3D打印應用在油氣工業中的方式越來越多,意味著舊的工程制圖需要被轉變為更為現代的工業化設計,或者當零件用標準制造工藝設計時,將當下的設計理念轉變為預期之外的設計。

一部分原因是3D打印也正在改變工程師們已有的制造工藝和習慣。Calnan引用了一個工程師小組的例子,他給工程師們闡述了關于3D打印技術的概念。雖然工程師們發現這項技術非常有趣,但他們一致認為應用3D打印技術不太可能??紤]到10年前的情況,這點就可以理解了,當時工程設計的焦點主要是按照程序行事,并確保每件事符合標準,工作有效、安全。

Calnan說,“現代制造工藝和標準的下滑阻礙工程師的創新動力和好奇心,這回到了‘也一直是那樣做’的時候。加工件是光滑和閃亮的,打印部件可能有一個粗糙的表面,但兩者做同樣的事情。與其說這是一個功能問題,倒不如說是一個偏好。但用打印部分,你有能力創造任何事物?!钡獵alnan認為在油氣中3D打印技術的使用將隨著學校出來的學生逐漸代替而越來越頻繁,這因為他們一開始就學習了3D打印理念。

在油氣公司的帶領下,Calnan希望3D打印可以以全新更有效的方式重塑油氣工具和設備。以不變的方式做相同的事情還期望創新實在是天方夜譚。Calnan說,“在經濟低迷時期,你需要利用更好、更有效的方式創造更好的產品?!?/span>

作者/Karen Boman & Rigzone Staff ? ? ?譯者/王文東 ? ? ?編輯/Wang Yue

英文原文請點擊 (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

甲基橙
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),化學工程與技術專業,長期聚焦國內外油氣行業最新最有價值的行業動態,具有數十萬字行業觀察編譯經驗,如需獲取油氣行業分析相關資料,請聯系甲基橙(QQ:1085652456;微信18202257875)
av无码毛片久久精品白丝,国产成本人h动漫无码欧洲,成人无码影片精品久久久,亚洲一区无码精品网站性色