Il business Oil & Gas sta prendendo piede con la stampa 3D
Miliardi di persone dipendono dall’industria del petrolio e del gas. Nel 2018, la sola domanda globale di greggio era di oltre 99 milioni di barili al giorno , un aumento del 16% rispetto al 2006 e un aumento del 62% se si risale agli anni ’80. L’OPEC lo definisce “il motore dell’economia mondiale”, l’Arabia Saudita ha affermato che è necessario “porre fine alla loro dipendenza dal petrolio”, mentre la rivoluzione dello shale gas si rivolge all’America Latina alla ricerca di nuovi bacini per aumentare la produzione. L’elevata domanda di questo prodotto rende il mercato costantemente alla ricerca di modi per ridurre i costi e aumentare l’efficienza. Negli ultimi anni la tecnologia è diventata una parte importante della ricerca e dello sviluppo per aziende come Shell, BP e Exxon Mobil, dove In particolare, la stampa 3D genererà enormi benefici nella lavorazione industriale e nella produzione.
Smartech Publishing stima che il mercato della stampa 3D nel settore del petrolio raggiungerà U $ S 450 milioni entro il 2021 , e che questo crescerà a circa 1,4 miliardi di dollari entro il 2025, aiutando l’industria a semplificare la struttura spesso complicata della produzione di prodotti petroliferi e di gas, ridurre i costosi tempi di inattività e rimuovere lunghe attese per le parti. In particolare, l’utilizzo della tecnologia AM per stampare pezzi di ricambio in località remote – come una delle 1.470 piattaforme petrolifere offshore in tutto il mondo – rappresenterebbe un aggiornamento significativo .
La stampa 3D è stata elencata da BP (precedentemente nota come British Petroleum) come una delle sei tecnologie che avranno un impatto significativo sul settore energetico nei prossimi anni, insieme a intelligenza artificiale, blockchain, veicoli autonomi e fonti di energia alternative. Secondo la multinazionale di Londra, la duplice sfida di soddisfare una crescente domanda di energia nei paesi in via di sviluppo, mentre si lavora per ridurre le emissioni di carbonio, sta creando un flusso costante di idee con la possibilità di trasformare il modo in cui il mondo produce e consuma energia.
Alcuni anni fa Royal Dutch Shell iniziò a utilizzare la tecnologia di stampa 3D per rendere più veloce ed efficiente la progettazione e la costruzione di attrezzature utilizzate nella produzione di petrolio e gas. La tecnologia di stampa consente all’azienda di creare prototipi di scala precisi in materiali come la plastica, che collauda e utilizza per migliorare i progetti e i processi di costruzione. Il Centro tecnologico Shell di Amsterdam , nei Paesi Bassi, è il sito chiave per questo tipo di attività, guidato dall’ingegnere meccanico dello strumento, Joost Kroon.
Un connettore progettato e realizzato da Kroon per un’unità pilota che suddivide i sottoprodotti della raffineria in elementi costitutivi per prodotti chimici di valore superiore, fa parte di uno strumento che rimuove la nebbia liquida dal gas. La nebbia può causare blocchi nel sistema e danneggiare l’analizzatore di gas. Utilizzando la stampa 3D, Kroon ha creato un design che fornisce calore attraverso un canale all’interno del connettore, anziché da un elemento riscaldante esterno.
“La nuova soluzione è molto più efficiente rispetto al suo predecessore ed elimina le lunghe procedure di manutenzione. Una volta che il progetto è stato finalizzato, ci sono volute 60 ore per stampare, mentre i metodi convenzionali possono richiedere molte settimane “, ha affermato Kroon.
Il progetto di petrolio e gas più profondo di Shell, gli Stones, fuori dal Golfo del Messico negli Stati Uniti, si trova a 2.900 metri sotto l’acqua. Il team ha utilizzato la stampa 3D durante la fase di progettazione del progetto, per sviluppare prototipi del sistema rimovibile che collegherà una nave di scarico (FPSO) alle condutture dal fondo marino, per garantire la sicurezza e prevenire ritardi di pianificazione. Questo prototipo ha permesso loro di dimostrare il sistema alle autorità statunitensi che hanno dovuto approvarne l’uso per la prima volta nella regione.
Un’altra potenza che è entusiasta della stampa 3D è GE Oil and Gas . Hanno iniziato a integrare le stampanti 3D nelle catene di approvvigionamento manifatturiero, usandole per bruciatori finali stampati in 3D per camere di combustione di turbine a gas in uno dei suoi stabilimenti più recenti a Talamona, in Italia, e per una varietà di componenti metallici da utilizzare nel suo petrolio e gas operazioni. GE ha scoperto che l’utilizzo di stampanti 3D riduceva il ciclo di sviluppo e convalida del 50%. La società di servizi petrolifera Halliburton sta esplorando i corpi di stampa 3D per lo stampaggio di attrezzature downhole. Exxon Mobil ha collaborato con Milk Lab per la stampa 3DSmARt Engine, un motore stampato in 3D che inizia e si muove dopo aver trasformato la chiave, come metodo innovativo per attirare l’attenzione dei meccanici abbastanza a lungo da spingere i venditori a spiegare i vantaggi di Mobil1, il loro olio motore stella. Sinopec , il più grande produttore cinese di petrolio e gas, ha investito nello sviluppo di materiale stampato 3D nel 2015, due anni dopo ha prodotto un nuovo materiale poliolefinico per la tecnologia HP Jet Multi Fusion. Recsol ha recentemente acquisito una partecipazione nel produttore di filamenti Recreus.
Tuttavia, come in altri settori, il petrolio e il gas devono ancora capire se la stampa 3D modificherà effettivamente i costi delle loro operazioni. Il potenziale esiste ma funzionerà davvero? Come suggerito da BP, la stampa 3D rimane relativamente non provata per le parti di ingegneria di precisione, poiché la tecnologia attuale è limitata nelle dimensioni delle parti che possono essere stampate, così come i costi di produzione e la notevole elaborazione di post-produzione necessaria . L’industria petrolifera e del gas ha elevate esigenze in termini di affidabilità e durata in condizioni estreme, come alte pressioni e temperature nei pozzi, e climi rigidi in mare aperto, rendendo i materiali utilizzati per la stampa di una parte significativa del processo. Quindi, mentre l’industria cerca di affrontare queste sfide,i ricercatori dell’Università di Strathclyde , a Glasgow, stanno esaminando l’uso della deposizione di metalli laser come risposta alla rigenerazione di componenti difficili da saldare, come alberi di invecchiamento, valvole e pompe.
Come affermato da Stephen Fitzpatrick , Machining Team Lead presso l’Università di Strathclyde, “sebbene la tecnologia di produzione additiva offra un potenziale enorme all’arena di petrolio e gas, il suo assorbimento finora è stato limitato. La cultura avversa al rischio del settore, la mancanza di infrastrutture e standard rigorosi sono stati citati dai leader come ostacoli all’adozione. “
Tuttavia, Fitzpatrick continua dicendo che la crescente attenzione del settore sull’efficienza operativa nel clima di oggi a basso costo sta guidando lentamente il cambiamento.
“Due principali gruppi di tecnologie possono essere di beneficio per l’industria: fusione del letto di polvere e deposizione diretta di energia. Entrambi utilizzano una vasta gamma di metalli in forma di filo e polvere, che possono essere fusi insieme utilizzando laser, fasci di elettroni e archi elettrici. “
Fitzpatrick spiega che non esistono procedure di rigenerazione per alcuni componenti di alto valore in petrolio e gas, che potrebbero altrimenti essere recuperati applicando del materiale additivo a un’area specifica che è usurata. Inoltre, la deposizione di metalli laser (chiamata anche Direct Energy Depostition) offre numerosi vantaggi per il settore, come velocità di raffreddamento molto elevate che creano una microstruttura fine, bassa diluizione e zona termicamente danneggiata nel substrato e profili di tensione residua meno profondi, ovvero molto poco distorsione dei componenti. Inoltre, il ricercatore ha spiegato che è probabile che l’uso di additivi per fusione a letto in polvere per la produzione di pezzi di ricambio aumenti.
Rispetto ad altri settori, il settore del petrolio e del gas ha impiegato più tempo per sviluppare progetti di stampa 3D. Tuttavia, un mondo in cui questa tecnologia assume alcuni dei principali processi di produzione del mercato non sembra molto inverosimile; dopotutto, la stampa 3D su Marte è in lavorazione, perché un impianto non può avere la sua stampante 3D?
