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Aidro Hydraulics & 3D Printing, con sede en el norte de Italia, forma parte de un Programa de Innovación Conjunta (JIP) enfocado en la impresión 3D de piezas de producción funcional para las industrias Marítima, Petrolera y de Gas. Las empresas participantes en el proyecto incluyen gigantes como Equinor, BP, Total, Rolls Royce Marine, TechnipFMC, Vallourec. Entre los miembros se incluyen empresas especializadas en la Fabricación Aditiva (AM) como Aidro, SLM Solutions, Additive Industries, Voestalpine, OCAS, Ivaldi Group, Quintus, HIPtec, University of Strathclyde y Siemens.
La adopción de la AM en el segmento de petróleo y gas puede generar ventajas en áreas como rápida entrega de piezas de repuesto y reducción de inventarios, creación rápida de prototipos, aceleración de la investigación y desarrollo, y la introducción de soluciones nuevas e innovadoras. SmarTech Analysis publicó recientemente un nuevo informe de 180 páginas sobre las próximas oportunidades de negocios para la AM en el segmento de petróleo y gas. El futuro se ve brillante.
Aidro contribuye al JIP con su experiencia técnica como fabricante de válvulas y como primer adoptante de la AM en metales. La CEO de Aidro, Valeria Tirelli, estableció un departamento interno dedicado al diseño y producción con sistemas láser PBF. La experiencia técnica adquirida por Aidro en AM, certificado AS/EN9100, permite que Aidro se tome como modelo para compararlo con los requisitos de las directrices. 3D Printing Media Network habló con Valeria Tirelli para conocer cómo la AM está cambiando el segmento de petróleo y gas para mejor.
3dpbm: ¿Cómo llegó a ser uno de los principales expertos mundiales en la AM para válvulas hidráulicas?
Valeria Tirelli: “Aidro, empresa de nuestra familia, se fundó hace 40 años y opera en el campo de válvulas y sistemas hidráulicos. Hace aproximadamente 6 años introdujimos la tecnología de impresión 3D, o fabricación aditiva, y específicamente la fusión de lecho de polvo láser, para crear componentes para aplicaciones especiales. No solo prototipos sino también partes funcionales. Últimamente, hemos estado involucrados en grupos de trabajo relacionados con el mundo del petróleo y el gas. Es un sector muy rico, pero también muy conservador. Los gigantes del petróleo y el gas están comenzando a mirar a su alrededor, tal vez porque ven la adopción de la AM en deportes aeronáuticos y de automovilismo y se dicen a sí mismos: “¿Qué podemos hacer?”
3dpbm: ¿Cómo ve el mercado del petróleo y el gas como un posible adoptador de tecnologías aditivas?
VT: “Hoy en día hay mucho interés por parte de los grupos grandes. Muchos de estos ya estaban experimentando un poco con la tecnología, tanto en polímeros como en metales. Últimamente, se han creado varios grupos de trabajo: uno es europeo, digo “europeo” porque tiene su sede en Europa, pero en realidad cubre empresas de todo el mundo, el cual es administrado por DNV GL, uno de los organismos de certificación más importantes. Tienen su sede en Noruega, pero cubren la industria del petróleo y el gas en todo el mundo.
También existe el apoyo de Berenschot, una empresa de consultoría holandesa. También participamos en este grupo y trabajamos para lograr dos objetivos: por un lado, las partes interesadas del petróleo y el gas que tienen interés en comprender la tecnología y tener pautas para poder adoptarla. El petróleo y el gas dependen en gran medida de las certificaciones y aprobaciones, por lo que si falta un nivel regulatorio (un poco como si no tuvieran en el segmento de la aeronáutica), dependerán de estos organismos privados de certificación. El propósito de este grupo, que comenzó el año pasado y concluirá a principios de julio, es emitir estas pautas.
Por otra parte, el otro propósito del grupo de trabajo es desarrollar estudios de caso. Elegimos componentes interesantes para varios participantes, y los imprimimos utilizando las tecnologías SLM y WAAM. Ahora estamos haciendo todas las diversas pruebas (de fatiga, tracción, etc.) para armar un paquete de reglas que sirvan para calificar piezas impresas en 3D que se puedan usar en plantas de petróleo y gas”.
3dpbm: ¿Y el segundo grupo?
VT: “Si bien el primero es un grupo privado, el otro grupo de trabajo que se acaba de formalizar (inició en mayo) está conectado con API, que es la asociación mundial de compañías de petróleo y gas. Gracias al patrocinio de dos grandes compañías de petróleo y gas, API acordó promover un grupo de trabajo que apunte a definir los requisitos mínimos para adoptar la AM dentro de la industria del petróleo y el gas. Así que API, como Nadcap en aeronáutica, ha acordado crear este grupo de trabajo que emitirá estándares dentro de los próximos dos años y medio”.
3dpbm: ¿Qué ha cambiado en comparación con el pasado reciente?
VT: “Yo diría que hoy hay mucha más sensibilidad hacia la AM en los niveles más altos de la industria. Han aprobado la tecnología, y este es el primer paso porque ninguna empresa grande de petróleo y gas adopta una pieza impresa en 3D si no está segura que tiene todas las certificaciones. Así que este es un aspecto fundamental”.
3dpbm: ¿En qué fase de la cadena de suministro de petróleo y gas se adoptará la impresión 3D más rápidamente?
VT: “Yo diría en todos. Los primeros estudios de caso que se han tomado como ejemplos son partes que tienen una criticidad relativamente baja. Sin embargo, la razón principal por la que estas empresas buscan la fabricación aditiva es la velocidad de producción. No existe una necesidad urgente de inventar formas nuevas e innovadoras, más ligeras o más complejas: lo más importante es tener piezas de repuesto rápidas. Este es el objetivo primario”.
3dpbm: ¿Cuáles son los objetivos del proyecto a largo plazo?
VT: “La idea en el futuro, pero mucho más adelante en el futuro, es tener una impresora en cada plataforma. De esta manera, el archivo de una pieza de repuesto puede ir sin problemas desde la oficina técnica a los operadores en las plataformas. Creo que esto llevará algún tiempo, pero este es el sueño de las más grandes compañías de petróleo y gas. Su objetivo es evitar tiempos de inactividad que pueden costar millones de euros al día. Así que el primer objetivo es tener piezas de repuesto rápidas. Luego, a más largo plazo, también existe la voluntad de encontrar soluciones innovadoras que puedan resolver algunos problemas técnicos. De hecho, en el estudio de caso que hicimos para este grupo de trabajo, participamos en la fabricación tradicional y lo reproducimos de forma casi idéntica utilizando la impresión 3D. Claramente, se había optimizado para la impresión 3D, pero la forma general y las dimensiones se mantuvieron prácticamente iguales”.
3dpbm: Aidro está invirtiendo mucho para desplegar conocimientos técnicos en la impresión 3D de estas piezas. ¿Por qué ahora?
VT: “Lo vemos como una inversión para el futuro, en el sentido de que hemos estado involucrados en estos grupos de trabajo como expertos en tecnología. Los mayores gigantes de petróleo y gas no siempre comprenden prácticamente lo que significa usar un proceso de fusión con lecho de polvo láser, o cuáles son sus limitaciones: nuestra función en estos grupos de trabajo es crear pautas realistas. También hay otros que son fabricantes de impresoras y que también traen su experiencia específica en máquinas, así como verdaderos académicos que tienen experiencia con la tecnología WAAM”.
3dpbm: ¿Se han producido ya válvulas y colectores impresos en 3D como componentes finales para aplicaciones de petróleo y gas?
VT: “Sé que algunas empresas ya han impreso piezas de repuesto con fabricación aditiva, pero muchos de estos son experimentos que aún no se han anunciado públicamente. Si miras a tu alrededor, todavía no hay muchos fabricantes que utilizan la impresión 3D. Por eso también ofrecemos un servicio de consultoría que permite a nuestros clientes comprender cuáles son los beneficios reales. Especialmente cuando se trata de grandes volúmenes, la tecnología aún no está lista, a excepción de algunas piezas muy pequeñas. Pero pensar en producir 10.000 colectores por impresión 3D es una ambición para el futuro.
Hemos impreso varias piezas de demostración y en este momento presentamos material para la feria OTC en Houston. Estuvimos presentes en el pabellón italiano y llevamos nuestras piezas impresas en 3D. También estamos trabajando en un diseño para una válvula, que ha sido completamente rediseñada. En la edición del año pasado de la exhibición, las compañías italianas se encontraban entre las pocas que quizás ya presentaron una serie de aplicaciones impresas en 3D”.
3dpbm: ¿Cuáles son los beneficios específicos de AM en la producción de estos componentes?
VT “La AM no es necesaria o lista para grandes volúmenes en este momento. La usamos para series especiales o casos donde la forma y el peso pueden hacer significativas mejoras en el rendimiento. Con la impresión 3D también podemos mejorar el flujo interno, a través de nuevas formas geométricas. Por ejemplo, los canales curvos y la capacidad de eliminar las intersecciones de 90°, las cuales son típicas de la fabricación tradicional. Hemos encontrado muchos beneficios con la impresión 3D, que incluyen poco peso y flujo mejorado. Sin embargo, dado que cuesta más, debemos encontrar un equilibrio con las aplicaciones que justifican estos costos. La AM no reemplazará la producción tradicional. Más que nada, creará nuevas oportunidades. Esto se aplica a muchos sectores en los que la oleo-hidráulica es un factor: desde maquinaria agrícola hasta automóviles, aviones, plantas industriales y plantas químicas”.
3dpbm: ¿En qué se diferencia un colector optimizado por AM de uno tradicional?
VT: “Uno de los objetivos principales de la AM es reducir el tamaño de la pieza. En comparación con un colector tradicional, reducimos el peso entre un 50% y un 80% y, en consecuencia, también las dimensiones. En algunas aplicaciones, no solo la ligereza sino también lo compacto cobran importancia. Un colector encaja dentro de un sistema, donde hay tubos, cilindros, bombas y variados componentes. Las máquinas agrícolas, por ejemplo, están cada vez más llenas de componentes, especialmente para la seguridad y la protección del medio ambiente, lo que reduce cada vez más el espacio para el sistema hidráulico. Con la AM, logramos crear un colector que se puede instalar exactamente en el espacio disponible y tiene conexiones exactamente donde se necesitan. Incluso las máquinas agrícolas más grandes, en algunos casos, necesitan pequeños componentes adaptados a la forma”.
3dpbm: ¿Qué pasos tuvo que tomar para implementar la diferente mentalidad que se necesita para pensar en los componentes de una manera “aditiva”?
VT: “Gracias a la previsión de nuestro gerente general, ya teníamos ideas bastante claras sobre lo que queríamos hacer. Por lo tanto, pudimos transmitir estos nuevos enfoques a nuestros diseñadores y también reclutamos nuevas personas que habían trabajado con AM en el pasado. El enfoque fue doble: capacitar a las personas que teníamos y al mismo tiempo introducir nuevos recursos. Al combinar recursos frescos y nuevos, que tal vez no sabían nada sobre válvulas pero sí sobre aditivos, con personas que saben más sobre el mundo de la mecánica, hemos creado un equipo de diseñadores, que están involucrados en el diseño y pueden pensar en forma ‘aditiva’. No solo para imprimirlo, sino también en términos de post-procesamiento, dado que incluso hoy en día muchas restricciones están vinculadas a la eliminación de soporte. Es muy importante, por lo tanto, que el diseñador, físicamente, de vez en cuando, quite los soportes para darse cuenta de lo complejo que es”.
* Esta entrevista apareció originalmente en nuestro hermano sitio web para la industria AM italiana, Replicatore.it.
** Esta entrevista es también una de varias entrevistas realizadas para elaborar el último informe de mercado sobre fabricación aditiva en la industria de petróleo y gas, publicado por SmarTech Analysis. El informe está disponible aquí.
Traducido de: The time is now for introducing AM in the oil and gas industry, says Aidro CEO, artículo original de Davide Sher
