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(dǎo)讀：管道卡箍是管道維修的一個(gè)關(guān)鍵部分，它常被用于密封化工、石油和天然氣領(lǐng)域的高壓泄漏當(dāng)中。所以，擁有良好密封特性和使用壽命的卡箍對(duì)于管道維修，尤其是涉及到高壓管道的化工能源等領(lǐng)域至關(guān)重要。

近日，南極熊了解到，金屬線(xiàn)弧增材制造（WAAM）技術(shù)的開(kāi)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(gè)生產(chǎn)案例。

△WAAM高壓管道卡箍

在歐盟地平線(xiàn)2020計(jì)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(hù)專(zhuān)家的幫助下進(jìn)行了制造和測(cè)試。BWI（比利時(shí)焊接研究所）也進(jìn)行了材料測(cè)試，而勞埃德船級(jí)社則協(xié)助MX3D完成了零件認(rèn)證過(guò)程。

MX3D的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和研發(fā)經(jīng)理ThomasVan Glabeke說(shuō)："混合增材制造既結(jié)合了傳統(tǒng)制造的優(yōu)勢(shì)，如簡(jiǎn)單零件的精度和高生產(chǎn)速度，又結(jié)合了增材制造的優(yōu)勢(shì)，如幾何自由度、生產(chǎn)速度和最小的材料浪費(fèi)。WAAM卡箍的質(zhì)量和復(fù)雜性展示了MX3D技術(shù)開(kāi)發(fā)的強(qiáng)大能力�！�

每天高達(dá)100萬(wàn)歐元的維修損失費(fèi)

石油和天然氣屬于一個(gè)牽扯深廣的原材料領(lǐng)域，它的生產(chǎn)停工對(duì)人員、環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)都有著極為巨大的影響。目前，一個(gè)管道維修項(xiàng)目的準(zhǔn)備時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)三周，受影響的公司每天的潛在價(jià)值損失高達(dá)100萬(wàn)歐元。所以，縮短管道維修所需要的時(shí)間對(duì)于降低成本和風(fēng)險(xiǎn)都是至關(guān)重要的。

現(xiàn)代維修項(xiàng)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(fèi)（有時(shí)超過(guò)原始材料塊的80%）。操作這些機(jī)器也往往需要專(zhuān)門(mén)的勞動(dòng)力，而在數(shù)字化時(shí)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(lái)自MX3D。

銜接傳統(tǒng)加工和增材制造

為了解決這些問(wèn)題，混合型WAAM卡箍結(jié)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(jī)制造的，其中一些較簡(jiǎn)單的部分是用數(shù)控機(jī)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(shí)間為45小時(shí)，材料沉積率為2.1公斤/小時(shí)。項(xiàng)目合作伙伴選擇了ASMEIIA SA-516-70作為基礎(chǔ)材料，這是一種常用于石油化工領(lǐng)域的鋼材。通過(guò)BWI進(jìn)行材料測(cè)試，勞埃德船級(jí)社對(duì)工藝進(jìn)行鑒定，TiaT監(jiān)督零件的非破壞性測(cè)試，聯(lián)合體能夠?qū)�WAAM卡箍的質(zhì)量水準(zhǔn)進(jìn)行高水平的保證。

最后，Team Industrial Services通過(guò)壓力測(cè)試對(duì)完工部件進(jìn)行了驗(yàn)證，確認(rèn)WAAM卡箍能夠承受60巴的最大測(cè)試壓力而不會(huì)出現(xiàn)疲勞或斷裂。

通過(guò)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(shí)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(shí)間。此外，材料浪費(fèi)也被控制在最低限度，這對(duì)制造成本和環(huán)境都是有益的。

BWI的總經(jīng)理Fleur Maas總結(jié)道："WAAM生產(chǎn)的部件可以為定制構(gòu)件的生產(chǎn)提供真正的優(yōu)勢(shì)，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(lái)自MX3D。

這當(dāng)然不是增材制造第一次被用于石油化工應(yīng)用。今年早些時(shí)候，石油和天然氣公司瓦盧瑞克通過(guò)設(shè)計(jì)和3D打印一個(gè)對(duì)安全至關(guān)重要的水襯套部件，在海上設(shè)備制造方面取得了新的突破。據(jù)報(bào)道，該部件是為法國(guó)石油巨頭道達(dá)爾公司設(shè)計(jì)的，是首次使用WAAM工藝進(jìn)行3D打印的含壓部件。

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