3D打印技术在石油天然气行业的优势与挑战

文：3D打印商情

增材制造或3D打印现在越来越多地用于汽车、航空和工具行业。随着接受程度的加深，我们也看到了对石油和天然气行业的积极渗透。据报道，一些预测估计，到2025年，石油和天然气行业的3D打印将达到15亿美元。

3D打印预示着各个领域的许多应用的变革性革命。其增长的主要原因是它能够加快新产品开发的步伐。它还具有生产以前不可能的复杂形状和快速按需制造的能力。

加快新产品开发步伐

西门子3D打印燃气轮机叶片

加快新产品开发是3D打印的关键优势之一，这使其成为当今最受欢迎的制造技术之一。专家认为，通过在石油和天然气行业中使用3D打印，石油和天然气开采将更有效，速度更快和成本效益更显著。这必然会影响各个国家经济的各个方面。

谈到3D打印对石油行业的影响，英国石油技术负责人David Eyton在接受采访时表示：“3D打印机非常适合制作定制的设备。我们的反应堆的内部设备就是非常定制的。我们现在可以做任何事情。这些组件可以在需要时在现场或附近快速生产，有助于减少设备的等待时间——一直等到更换部件可以从制造商处采购为止——这太耗时了。

生成复杂形状的能力
石油和天然气行业有严格的环境安全规范。这促使公司不断创新其产品设计，这些产品设计更高效，更具成本效益，同时又符合环保要求。所有这些参数都很难实现，但增材制造可以达到完美的平衡。

3D打印能够轻松生成复杂的形状。它还可以对包含多个零件的复杂装配进行逆向工程并将其转换为单个组装产品，从而减少现场的装配时间。

因此，不是通过螺栓连接，焊接等组装多个部件，所有这些接头可以组合并构建成单个产品。这提高了系统的整体效率。

西门子AM设计经理Jenny Nilsson表示：“使用3D打印的最大优势之一是我们能够设计更复杂的几何形状，这意味着我们可以更加创新，并在产品中提高设计效率。例如，打印叶片的设计可以帮助更快地降低金属温度，这就意味着它们的运行成本更低。”

快速按需制造

GE石油天然气公司在其喷嘴生产线中

使用3D打印

快速按需制造可以缩短石油和天然气部件的开发周期。这也有助于参与多个设计迭代，测试它们并最终确定最合适的设计。

快速按需制造也有助于更换零件。许多组件都是小批量产品，并且是按订单生产的。这类产品的制造成本相对较高。此外，这些产品的备件库存甚至更昂贵，因为过时的威胁总是显而易见。3D打印是解决石油和天然气行业所有这些问题的完美解决方案。

3D打印在石油天然气行业的优势
3D打印为石油天然气行业带来了一定的优势。这些好处将推动行业的未来。

1降低成本
在不断降低油价的压力下，石油和天然气公司正在向零部件制造商施压，以降低制造成本并缩短交货时间。在这种背景下，制造商寻求转向增材制造，以帮助他们渡过难关。与传统的制造技术不同，增材制造会减少浪费，并从头开始构建产品。

2高效的设计

GE工程师3D打印了一个新的燃料喷嘴（顶部），使其能够将GE HA级燃气轮机的效率提高到今年秋季的64％。

由于增材制造具有相对容易地创建复杂形状的能力，因此制造商现在正在寻找涡轮机设计创新。这些新设计不仅生产成本低，而且在性能方面也很有效。

随着越来越多的制造商采用3D打印技术，这些组件将被设计用于增材制造，从而提高系统的整体效率。

3更好的库存管理
根据澳大利亚工程巨头WorleyParsons咨询部门Advisian的高级顾问约翰·博尔托的说法，“降低建造成本并不是唯一的驱动因素。由于能够在更短的时间内生产出急需的零件，因此可以按需打印。对于具有过时零件的老化资产，运营商将能够快速、轻松地打印符合其所需规格的替代品。”

他补充说，“实物库存将变成虚拟库存，因为公司可以选择在需要时打印零件，而不是保留库存。因此，仓库将变得更加精简，库存管理将得到优化并降低成本。

挑战
只有当公司能够解决3D打印面临的诸多挑战时，才能实现3D打印技术的明显优势。

1零件识别
重要的是要了解哪些部分真正会对组织产生利益，哪些部分不会。通过3D打印盲目地制造所有零件将导致生产过程的崩溃。因此，选择性识别、生产及其效益分析对于成功整合3D打印技术至关重要。

2法律和监管问题
将目前根据传统制造技术设定的严格的性能和安全标准转移到3D打印技术将是困难的。这种转变将很困难，并可能产生摩擦。

3知识产权（IPR）
从一开始，3D打印就面临着知识产权的强大挑战。汽车和航空航天等行业也面临着这一挑战，但仍未实现通用解决方案。石油和天然气行业也将面临这一挑战。

获得专业知识
作为一项正在经历快速研发周期的新技术，该场景每天都会翻开新的一页。这为那些可能找不到理想知识合作伙伴帮助他们将技术融入他们的制造业的公司创造了一个进入壁垒。

正如John Bolto所说，“获得专业知识将使制造商能够加速他们的设计流程以及3D打印零件的创建和交付，包括阀门和泵壳。”

未来趋势

根据David Eyton的说法，“未来，海上石油工业的管道和其他部件可以在海上平台上进行3D打印。这些组件可以在需要时在现场或附近快速生产，有助于减少设备过时的等待时间，而不需从制造商处重新采购。

他补充说：“如果能够在需要的地方生产，那么产品供应链可能会发生变革。”

随着世界关注可持续发展，3D打印将变得更加重要。这些公司将张开双臂拥抱这项技术，从而提高运营效率。这将是改变行业和世界的唯一途径。

来源：3D打印商情