Velo3D 有助于为石油和天然气行业的工业增材制造奠定基础

来自metalam，戈登翻译

两个节流阀，添加剂制造在Velo3D的蓝宝石机器上，并使用IMI临界阻力技术进行优化(由Velo3D提供)

加州坎贝尔市的Velo3D公司一直在为IMI Critical公司提供先进的增材制造技术。该公司为新的油气工厂设计、制造和安装定制的、高度工程化的流量控制解决方案，并提供全面的工厂生命周期服务支持。

与API委员会成员之一的一家大型油气运营商合作，IMI Critical公司现已交付了最高的Critical (Additive Manufacturing Specification Level 3;AMSL 3)，用于现场服务的第一个组件构建。这些部件是在合同制造商Knust-Godwin操作的Velo3D蓝宝石AM机器上添加的。

这些组件也符合API20S规范，这是石油和天然气行业公认的第一个金属AM规范。目前正在进行投票表决，这将阐明用于所有类型石油和天然气设施的金属AM组件制造商的流程、测试、文件和可追溯性要求。

API20S草案正处于起草的最后阶段，来自数百家公司的投入，从运营商到oem到AM机器制造商。虽然API20S没有规定完整的成功标准(即所需的机械或NDT验收标准)，但它概述了根据油气作业的不同风险水平需要进行的测试和验证的类型。

在上述标准的帮助下，油气公司越来越愿意将金属增材制造作为行业传统问题的潜在解决方案，即快速、可靠地制造用于偏远地区的关键部件。不出所料，随着行业oem与运营商客户一起发展，他们也希望AM能够实现更高效、更经济的解决方案，以解决持续的库存和地理障碍。

IMI Critical公司研发总监Steve Freitas表示，该公司是对该指南表示热烈欢迎的公司之一，因为该公司在几年前就开始研究阀门增材制造的不同系统，直到最近才发现先进的AM技术来满足其需求。选择Velo3D来满足这些需求的公司，是基于他们的机器的关键特征——即自动预构建系统校准和现场质量监测和报告——这是许多API20S目标的基础。该联合项目的长期目标是建立一个现场测量数据剖面，以支持AM生产组件认证路径，并在未来建立更精确的材料性能和测试方法规范。

对于团队项目，油气公司选择了一种常用的节流笼。该装置采用简单的沟槽制造，用于在高压降操作期间可能受到振动和损坏的端口，因为阀芯腐蚀。

自创建这个遗留组件以来，流控制行业发生了很大变化。在其发展过程中，IMI Critical公司的DRAG®技术迈出了一步，该技术由一系列离散的多级流组成，可更好地控制流体速度，防止振动和纵冲问题。IMI Critical公司多年来一直在生产金属AM组件，他们看到了一个机会，不仅可以根据需求替换部件，还可以用DRAG来改善它们的性能。项目的下一步是评估基于Inconel 718的新AM设计。

Freitas表示:“Velo3D对我们的护罩设计的早期审查，为如何提高成品AM部件和最终后处理部件的质量提供了宝贵的建议。”

准备

零件的CAD设计完成后，是时候进行增材制造了。Velo3D的Flow制造准备软件可以自动响应零件的几何形状，而无需开发任何复杂的零件特定参数。Flow通过应用一组基于设计和与重要表面相关的用户定义输入的通用公式的本地CAD几何图形来实现这一点。这使得设计工程师可以首先专注于他们需要的最终部分功能，而无需进行复杂的预构建参数操作。

设计师也可以使用软件应用和测试不同的表面精炼过程，以选择最佳的一个。这不仅可以快速过渡到项目的第一篇文章部分，而且还创建了一个标准化框架，据说该框架可以进一步简化未来构建的设置，以满足IMI Critical的特定表面光洁度和流量特性要求。

Velo3D能源解决方案总监Zach Walton表示:“流程大大缩短了从CAD到打印文件的初始设置时间。“这为设计和制造工程师提供了实现金属AM印刷更容易和有效的能力。与此同时，我们的系统能够在任何一台Velo Sapphire机器上打印相同的构建文件，无论它在世界上的哪个地方或由谁操作，这对油气公司数字化库存和直接更换部件的愿景非常有吸引力。”

任何地方的质量控制和重现性

Velo3D公司的内部质量控制软件Assure提供的自动化服务，在考虑API20S需求的项目中发挥了重要作用。

Walton说:“在构建前的一键校准之后，Assure会逐层编译这些数据以及在构建过程中收集的大量信息，然后自动生成包含重要信息的构建报告。”

他继续说:“原始数据和高度图图像对于评估和评估未来生产的关键部件领域也很有用。”“与Flow预印软件结合使用，可以在任何VELO3D系统上打印相同的打印文件，无论谁操作它或它在世界上的哪个地方，都具有相同的预期最终部件质量。Advanced AM的这些功能现在可以实现数字仓库和按需部件更换。”

(上)Velo3D蓝宝石金属增材制造机内实际逐层施工:(A，左)喷涂后的粉末层，(B，右)激光后的粉末层。软件图像显示(C，左)重涂后的粉末层，确保激光表面均匀，(D，右)激光后的粉末层，为下一次重涂提供组件性能和安全环境观察。随着油气公司开始使用金属AM来替换或改进传统部件，这些知识为更强大的供应链的发展提供了有形的支持。

Freitas补充说:“现在，我们可以帮助客户减少库存需求，同时提供优化关键过程控制部件的功能特性和材料的机会。”“这使得油气运营商可以将他们的注意力从维护和零部件供应链问题转移到提高工厂可靠性和控制成本上。”

两个第一条款节流阀总成成功地添加剂制造在克努斯特戈德温。然后，将阀门连同API20S测试样品从构建板中取出。然后，阀门加工成最终产品，同时样品根据API20S进行测试，显示符合IMI关键材料规范。

在交付给油气公司进行现场试验之前，阀门在IMI Critical处进行流量测试。

Freitas表示，“这是第一个使用Velo3D技术生产的生产阀门，Flow测试结果证明了Flow软件提供的通用流程的一致性。”

IMI Critical报告称，传统oem无法取代老化设计的运营商正变得更加开放，对AM和DRAG等技术持开放态度，但他们也要求尽快推出这些新部件。

沃尔顿补充说:“这就是AM可以极大地改变现状的地方。”“与传统的制造方法相比，通过使用它在更短的时间内交付DRAG优化的零部件，IMI Critical可以为客户提供更短的交货期，并极大地简化供应链。”

初步的测试和分析被认为是成功的，这些版本已经被石油和天然气运营商交付并在现场运行。生产构建目前正在进行中，使用的是在第一次构建期间建立的制造计划。将进行更多的现场测试，以收集更多的操作数据。其结果将是一个可以生产的组件，满足API20S当前草案的目标，并将在一个作业者的现场进行实际测试。

下一个步骤

结果将张贴和显示后，新的节流阀笼安装和测试在现场。展望未来，IMI Critical计划进一步实施Velo3D技术，生产更多的调节阀和其他类型的组件。

“与传统供应链相比，金属增材制造能够在更短的时间内提供由粗糙金属合金制成的高度定制的零部件，这是我们一段时间以来一直为客户提供的一个优势。Velo3D在下一代技术中的独特能力将使我们能够最大限度地减少对增材产品的重新设计，同时也减少了传统金属增材系统在建造、维护和供应链可扩展性方面的障碍。”Freitas说。

由于Velo3D能够在45°以下(IMI Critical公司的DRAG技术甚至为0)创建内部通道和悬垂，IMI Critical公司自己的设计探索工作可能会为使用先进AM带来额外的优势。预计这将增强DRAG的使用，以优化传统设计和简化工作流。

IMI Critical还计划使用Velo3D的XC AM系统的大型构建平台，用于更大尺寸的流量控制组件，或更大体积的较小流量控制组件。

Freitas总结道:“我们期待着继续与VELO3D合作，为油气公司生产更多的组件，并利用他们的大尺寸产能为油气和化石能源市场生产非常大的阀门组件。”

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