Olivier Tartar, responsabile della manifattura additiva presso Vallourec, ha annunciato su LinkedIn che l’azienda ha prodotto con successo un componente per pozzi petroliferi utilizzando la tecnologia di manifattura additiva a filo (WAAM). Vallourec, noto produttore francese di tubi senza saldatura, ha un fatturato di 3,4 miliardi di dollari, impiega 17.000 persone e domina il mercato dei tubi in acciaio per settori come l’automotive e l’energia. Vale la pena notare che ArcelorMittal detiene una quota del 28,4% in Vallourec. Mentre ArcelorMittal si concentra principalmente su applicazioni di polveri per la stampa 3D, Vallourec continua a investire nella tecnologia WAAM.
Tecnologia WAAM: una scommessa vincente nel settore energetico
Nonostante un iniziale entusiasmo per la tecnologia WAAM, questa è stata in seguito accantonata da molte aziende a causa dell’elevato bisogno di post-elaborazione e della difficoltà di controllo. Tuttavia, alcune imprese, come Lincoln Electric, hanno continuato a utilizzarla per produrre parti di grandi dimensioni, come serbatoi a pressione e componenti per l’esplorazione e la distribuzione energetica, con pezzi che possono arrivare a pesare fino a 4.000 kg. WAAM è apprezzata per la sua velocità e convenienza, e Vallourec ha deciso di scommettere su questa tecnologia.
L’azienda ha sviluppato aree di produzione a celle che integrano bracci robotici con la tecnologia WAAM e sistemi di ispezione ultrasonica. Queste unità sono in grado di produrre componenti fino a 2 metri cubi di volume, con pezzi che possono raggiungere un’altezza di 2 metri e un diametro di 1 metro. Sebbene l’azienda lavori principalmente con acciaio al carbonio, sta sviluppando anche parti con materiali resistenti alla corrosione. Ciò che è particolarmente notevole è la rapidità con cui Vallourec è passata dal concetto all’implementazione: l’azienda ha iniziato a lavorare con WAAM solo nel 2020 e già produce numerosi componenti per le principali compagnie petrolifere.
Esempio di applicazione: il plug di sollevamento
Un esempio significativo del potenziale di WAAM è la produzione di un plug di sollevamento, un componente critico per la sicurezza utilizzato sulle piattaforme petrolifere, progettato per resistere a un carico di 100 tonnellate. L’alternativa forgiata si è rivelata troppo costosa e con tempi di produzione lunghi, ma Vallourec è riuscita a realizzare il componente con WAAM in un terzo del tempo e a un costo inferiore. Attualmente, il plug è in uso al largo della costa australiana, nel Mar di Timor. Questo dimostra che la stampa 3D per il settore petrolifero e del gas può essere una soluzione economicamente vantaggiosa, considerando l’alto costo del fermo impianto in questo settore.
Test rigorosi e certificazione API 5C5:2017 CAL-IV
Vallourec ha recentemente testato un componente per pozzi realizzato con WAAM secondo lo standard API 5C5:2017 CAL-IV dell’American Petroleum Institute, che valuta le prestazioni delle connessioni di tubi in condizioni estreme di pressione e temperatura. Il componente, un tubo “9 5/8” 53.5 ppf VAM 21 x 7” 32 ppf 125 ksi VAM 21” stampato in 3D, è stato sottoposto a carichi combinati di tensione e compressione (circa 500 tonnellate), con pressione interna (circa 1000 bar o 15.000 psi) ed esterna (circa 600 bar o 8.500 psi). Questi test sono stati condotti sia a temperatura ambiente che a temperature elevate.
Prove superate e prospettive future
Olivier Tartar ha dichiarato: “Il nostro componente WAAM ha superato con successo questi test critici, dimostrando che la tecnologia WAAM può competere con materiali convenzionali come la fusione, la laminazione e la forgiatura. Questo rappresenta un’alternativa concreta per gli ingegneri di tutto il mondo.”
L’obiettivo di Vallourec è ora quello di espandere l’uso di WAAM nel settore energetico, riducendo i rischi per i clienti grazie a ulteriori controlli di qualità e certificazioni. Sebbene il processo possa essere lungo e costoso, Vallourec ritiene che i benefici superino di gran lunga gli svantaggi, soprattutto considerando il rigore e i costi elevati associati a standard come l’API 5C5:2017 CAL-IV.
Conclusioni
La tecnologia WAAM si sta dimostrando una valida alternativa per la produzione di componenti complessi nel settore petrolifero e del gas. Con il suo impegno nel migliorare questa tecnologia, Vallourec punta a diventare un punto di riferimento per la stampa 3D industriale, garantendo prodotti affidabili e competitivi per un mercato globale in continua evoluzione.
