采用混合增減材制造，MX3D和合作伙伴推出新型WAAM高壓管道卡箍

導讀：管道卡箍是管道維修的一個關鍵部分，它常被用于密封化工、石油和天然氣領域的高壓泄漏當中。所以，擁有良好密封特性和使用壽命的卡箍對于管道維修，尤其是涉及到高壓管道的化工能源等領域至關重要。

近日，南極熊了解到，金屬線弧增材制造（WAAM）技術的開發(fā)商MX3D公布了一款由3D打印制造的“WAAM管道卡箍"，這套工業(yè)部件也是采用混合增減材制造的一個生產(chǎn)案例。

△WAAM高壓管道卡箍

在歐盟地平線2020計劃的支持下，MX3D公司3D打印的WAAM卡箍在TeamIndustrial Services和TiaT——兩位工業(yè)管道系統(tǒng)維護專家的幫助下進行了制造和測試。BWI（比利時焊接研究所）也進行了材料測試，而勞埃德船級社則協(xié)助MX3D完成了零件認證過程。

MX3D的項目負責人和研發(fā)經(jīng)理ThomasVan Glabeke說："混合增材制造既結合了傳統(tǒng)制造的優(yōu)勢，如簡單零件的精度和高生產(chǎn)速度，又結合了增材制造的優(yōu)勢，如幾何自由度、生產(chǎn)速度和最小的材料浪費。WAAM卡箍的質(zhì)量和復雜性展示了MX3D技術開發(fā)的強大能力。“

每天高達100萬歐元的維修損失費

石油和天然氣屬于一個牽扯深廣的原材料領域，它的生產(chǎn)停工對人員、環(huán)境和安全風險都有著極為巨大的影響。目前，一個管道維修項目的準備時間可能長達三周，受影響的公司每天的潛在價值損失高達100萬歐元。所以，縮短管道維修所需要的時間對于降低成本和風險都是至關重要的。

現(xiàn)代維修項目中使用的管道卡箍往往依靠傳統(tǒng)的制造工藝，如數(shù)控加工，不幸的是，這也伴隨著高昂的材料浪費（有時超過原始材料塊的80%）。操作這些機器也往往需要專門的勞動力，而在數(shù)字化時代，這種資源正在不斷減少。

△正在MX3DM1金屬AM系統(tǒng)上3D打印的WAAM卡箍。照片來自MX3D。

銜接傳統(tǒng)加工和增材制造

為了解決這些問題，混合型WAAM卡箍結合了傳統(tǒng)減材加工方法和增材制造。該部件部分是用MX3D M1金屬AM 3D打印機制造的，其中一些較簡單的部分是用數(shù)控機床加工的，以保證精度。

WAAM夾具重87公斤（其中30公斤是3D打印的），制造時間為45小時，材料沉積率為2.1公斤/小時。項目合作伙伴選擇了ASMEIIA SA-516-70作為基礎材料，這是一種常用于石油化工領域的鋼材。通過BWI進行材料測試，勞埃德船級社對工藝進行鑒定，TiaT監(jiān)督零件的非破壞性測試，聯(lián)合體能夠對WAAM卡箍的質(zhì)量水準進行高水平的保證。

最后，Team Industrial Services通過壓力測試對完工部件進行了驗證，確認WAAM卡箍能夠承受60巴的最大測試壓力而不會出現(xiàn)疲勞或斷裂。

通過采用混合型WAAM方法，合作伙伴利用數(shù)控加工的尺寸精度和3D打印的幾何自由度，同時省去了后處理步驟，并且由于WAAM的高沉積率而大大縮短了交貨時間。此外，材料浪費也被控制在最低限度，這對制造成本和環(huán)境都是有益的。

BWI的總經(jīng)理Fleur Maas總結道："WAAM生產(chǎn)的部件可以為定制構件的生產(chǎn)提供真正的優(yōu)勢，例如在管道或石油化工行業(yè)。這些（大型）部件的替代生產(chǎn)方法往往成本較高，而且不一定能快速交付部件�！�

△MX3DM1金屬AM系統(tǒng)。照片來自MX3D。

這當然不是增材制造第一次被用于石油化工應用。今年早些時候，石油和天然氣公司瓦盧瑞克通過設計和3D打印一個對安全至關重要的水襯套部件，在海上設備制造方面取得了新的突破。據(jù)報道，該部件是為法國石油巨頭道達爾公司設計的，是首次使用WAAM工藝進行3D打印的含壓部件。

在其他地方，一個由ABS、SembcorpMarine和3D Metalforge組成的合作團隊最近為康菲石油公司的極地油輪安裝了最終端應用的3D打印部件。這些打印件包括一個功能性離心泵軸、一個組合式鹽水/空氣噴射器噴嘴和一個污水泵聯(lián)接裝置，每一個都通過了嚴格的安全檢查。