Sulzer crea un processo di produzione additiva ibrida per ridurre al minimo il tempo di consegna sui componenti

16.12.2020
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Le aziende coinvolte nella produzione di petrolio e gas detengono scorte di componenti per ridurre al minimo i tempi di fermo, soprattutto quando sono coinvolti asset critici per il processo. Con così tanto capitale investito in parti, qualsiasi strategia che consenta di ridurlo senza compromettere l'affidabilità e la produttività merita un esame approfondito. La capacità di creare componenti complessi, come le giranti delle pompe, in pochi giorni, ha il potenziale per ridurre significativamente i costi di inventario.
Sulzer crea un processo di produzione additiva ibrida per ridurre al minimo il tempo di consegna sui componenti

La testa di deposizione laser di metalli all'avanguardia (Fonte immagine: Sulzer Ltd.)

I sistemi di pompaggio sono fondamentali per lo spostamento delle materie prime, del prodotto finito e di molti processi intermedi. Quindi le pompe di riserva vengono conservate così come i pezzi di ricambio, come le giranti. Ora c'è un'opportunità per ridurre questo stock holding. La tecnologia di produzione ha compiuto un significativo passo avanti dopo il completamento della convalida e della produzione di parti di prova. La tecnologia incorpora la deposizione laser del metallo e la lavorazione di precisione. La produzione additiva (AM) che utilizza questa tecnologia può creare parti finite in una macchina, riducendo significativamente i tempi di consegna.

Sviluppo di tecnologia
Chevron e Sulzer erano interessati a sviluppare la loro partnership in modo da ridurre le scorte di parti e migliorare la flessibilità.
Negli anni '90 Sulzer ha svolto un ruolo importante nella creazione della tecnologia di deposizione laser di metalli. Partendo da questo background, l'azienda ha costantemente lavorato per sviluppare e implementare nuove tecniche di produzione additiva per applicazioni chiave.
Oggi, l'azienda ha sviluppato e implementato una tecnologia di produzione additiva per produrre nuove giranti per pompe della massima qualità, senza la necessità di utensili. Il progetto offre a Chevron il potenziale per ridurre i tempi di consegna per le nuove parti senza compromettere la qualità.

Raccolta di competenze
Negli ultimi due anni Sulzer e Chevron hanno stabilito un progetto comune. La collaborazione coinvolge anche altri partner quali fornitori di attrezzature per la cella di produzione, fornitori di polveri, enti di audit e certificazione.
Charles Soothill, Head of Technology for Rotating Equipment Services di Sulzer, spiega: “Insieme, i team hanno lavorato per combinare le capacità della fresatura CNC a 5 assi e delle apparecchiature di deposizione laser del metallo per creare questo processo di produzione additiva ibrida. Questa combinazione di elementi additivi e sottrattivi consente al nuovo processo di essere più veloce perché si evitano le impostazioni. "

Semplificare geometrie complesse
Partendo da un pezzo di materiale grezzo della qualità e del grado richiesto caricato nella macchina utensile ibrida, è possibile lavorare le geometrie più complesse dell'occhio della girante. Il materiale viene quindi aggiunto e rifinito rimanendo nella stessa cella. Questo processo consente a Sulzer di creare qualità lavorate finite su componenti molto più complessi di quanto sarebbe normalmente possibile con una macchina utensile convenzionale.
Oltre a tutti gli utensili da taglio standard che sono immagazzinati nel cambio utensile, c'è anche la testa di deposizione laser del metallo, che può essere utilizzata per accumulare materiale sul pezzo in lavorazione o nucleo. La macchina può cambiare rapidamente tra gli strumenti di fresatura e la testa laser, un processo che normalmente richiederebbe il riposizionamento del componente in una macchina separata.
La tecnologia degli additivi ha anche richiesto lo sviluppo di nuovi processi, utilizzando una polvere fine, da 50 a 100 µm, e un laser. La polvere viene fusa dal laser e depositata sulla superficie del materiale grezzo trattenuto nella macchina utensile ibrida.

Produzione di giranti ibride
Le giranti delle pompe sono componenti complessi da produrre, la geometria interna è troppo complicata per essere creata da una fresatrice convenzionale. Partendo da una forgiatura, il nucleo della girante può essere lavorato utilizzando una fresatrice a 5 assi. Quindi ulteriore materiale viene aggiunto all'esterno della girante mediante deposizione laser di metallo.
L'utilizzo di frese fa si che le superfici idrauliche interne abbiano una finitura di altissima qualità, molto migliore di quelle ottenute con un processo di fusione. Il processo di aggiunta di materiale e lavorazione viene ripetuto fino a quando non emerge la girante completa. L'intero processo, che può essere completato in pochi giorni, è molto più veloce della fusione di un nuovo componente, che in genere può richiedere 15-20 settimane.
Il tempo di costruzione notevolmente ridotto per una nuova girante significa che, nel caso in cui una pompa necessiti di un nuovo componente, la pompa di riserva può essere portata in linea mentre la nuova parte viene prodotta e consegnata. Sebbene questo tempo potrebbe essere ridotto ulteriormente se necessario, è opinione comune che pochi giorni siano sufficienti per la maggior parte delle applicazioni.

Dimostrazione della teoria
Il lavoro di sviluppo è stato ora messo in pratica e applicato a un'applicazione del mondo reale. Chevron dispone di una pompa CPT di Sulzer che funziona con un fluido corrosivo, un'applicazione che richiede proprietà specifiche del materiale per garantire la durata della pompa. La girante è stata individuata per la sostituzione e un soggetto ideale per il nuovo processo di fabbricazione.

Utilizzando i disegni di progetto originali, è stato messo a punto un modello tridimensionale ed è stata generata una serie finale di istruzioni codificate per la macchina di produzione ibrida. In poche ore la nuova girante era stata creata ed era pronta per essere installata.
La nuova girante è stata installata nella pompa e testata prima a Sulzer. Ora sta funzionando con successo dalla sua installazione in loco nel 2019. Sia Sulzer che Chevron sono fiduciosi nelle prestazioni e nella durata del nuovo componente.

Robert Rettew, Program Manager, Materials Technology Development presso Chevron, commenta: “Abbiamo lavorato a stretto contatto con Sulzer per sviluppare la tecnologia ei sistemi necessari per ottenere la produzione ibrida e ora Chevron è il primo cliente a beneficiare di questa soluzione all'avanguardia. C'è una notevole opportunità per aumentare le applicazioni e ampliare la portata dei materiali utilizzati nel processo. "

Chevron ha un piano strategico per trarre vantaggio da tecnologie nuove e innovative che possono offrire miglioramenti per le sue operazioni e migliorare l'efficienza. Uno di questi è la produzione additiva. Questo processo è molto importante anche per i componenti che ora sono obsoleti, consentendo di reperire parti per beni del patrimonio con tempi di consegna brevi.

Charles Soothill conclude: “Per Sulzer, l'obiettivo è offrire ai clienti il miglior servizio possibile e, quando il tempo è essenziale, fornire la soluzione con i tempi di consegna più brevi, pur mantenendo i più alti standard di qualità. Oltre a ricevere rapidamente una nuova parte, i clienti beneficiano anche degli ultimi standard di progettazione che hanno beneficiato di decenni di esperienza nella progettazione e produzione di pompe ".

Fonte: Sulzer Ltd.

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