3D打印,，油氣行業(yè)怎么玩,？

采用打印機(jī)和數(shù)字模型制造物品的3D打印,，已有幾十年歷史,，但一些行業(yè)包括油氣工業(yè),，被稱(chēng)作“加法制造”（AM）的3D打印技術(shù)正在提升產(chǎn)品開(kāi)發(fā),，加快原型機(jī)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)制造,。據(jù)Accenture公司《3D技術(shù)在油氣工業(yè)的潛力報(bào)告2014》，隨著技術(shù)復(fù)雜性提高,，裝置成本降低,，可打印材料的多樣化，3D打印正在進(jìn)入主流制造和消費(fèi)市場(chǎng),。這已成為備受關(guān)注的新聞?lì)^條,。

隨著一批3D打印技術(shù)專(zhuān)利保護(hù)到期，更多的企業(yè)可以進(jìn)入3D領(lǐng)域,。一些行業(yè)3D打印的應(yīng)用范圍已超出非功能原型機(jī),，一批技術(shù)公司興起，打印材料也有質(zhì)量,、可獲得,，人們對(duì)3D打印的興趣大增，從航天到牙醫(yī)都在用3D生產(chǎn)部件,。3D打印的優(yōu)勢(shì)在于,，能夠生產(chǎn)形狀復(fù)雜的較小部件，節(jié)約成本昂貴的材料,。

油氣公司開(kāi)發(fā)3D打印技術(shù)

通用（GE）油氣公司材料及制造技術(shù)部門(mén)負(fù)責(zé)人塞科尼說(shuō),，公司5年前已開(kāi)始3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)活動(dòng),，公司在意大利佛羅倫薩的加法制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室安裝了第一臺(tái)金屬激光直接熔融機(jī)（DMLM）后，近3年的開(kāi)發(fā)活動(dòng)進(jìn)一步加快,，由于實(shí)驗(yàn)室增加了渦輪機(jī)部件開(kāi)發(fā)裝置和專(zhuān)用合金裝置,，制造能力得到提高。特別是公司在印度班加羅爾建立了新的加法制造實(shí)驗(yàn)室后,，制造能力加速提升,。

通用油氣公司在實(shí)驗(yàn)室主要從事3項(xiàng)開(kāi)發(fā)活動(dòng)。一是部件快速原型制造支持新生產(chǎn)引進(jìn),，該技術(shù)加快了設(shè)計(jì)理念的測(cè)試,，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。如成功開(kāi)發(fā)NovaLT16新型燃?xì)廨啓C(jī)的燃料器,，就用DMLM制造了4種不同設(shè)計(jì)部件,，并快速在全尺寸燃機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，使開(kāi)發(fā),、生產(chǎn)批準(zhǔn)周期縮短了一半,，采用被選中的設(shè)計(jì)已成功生產(chǎn)了第一臺(tái)NovaLT16引擎。

二是幾乎無(wú)代價(jià)地形成了復(fù)雜幾何形狀部件的開(kāi)發(fā)能力,。公司對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒部件進(jìn)行再設(shè)計(jì),，采用創(chuàng)新的幾何構(gòu)型，提高了燃機(jī)技術(shù)性能,，減少了燃燒排放,。塞科尼說(shuō)，技術(shù)創(chuàng)新需要工程師改變?cè)O(shè)計(jì)思想,，與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比,，現(xiàn)在有了擴(kuò)大的設(shè)計(jì)空間，更多的幾何形狀可能�,，F(xiàn)在可以整件一次打印成功,，而不像以前那樣要對(duì)多個(gè)部件進(jìn)行銅焊、電焊或鉚接,，因此簡(jiǎn)化了制造和組裝過(guò)程,。

三是用戶(hù)可得到更經(jīng)常的技術(shù)升級(jí)服務(wù)。用戶(hù)以前總抱怨需要在倉(cāng)庫(kù)中保存?zhèn)浼�,，為的是減少裝置停機(jī),、工廠停產(chǎn)造成的影響。3D打印帶來(lái)這一范式的轉(zhuǎn)變,，由于縮短生產(chǎn)周期,，可以快速生產(chǎn)與原件質(zhì)量相同，甚至更好的配件,。目前通用油氣公司正在把3D打印技術(shù)用于其他生產(chǎn)線,，如水下裝置,，并準(zhǔn)備用于制造閥門(mén)組件。公司去年宣布,，設(shè)在賓夕法尼亞的加法制造廠投產(chǎn),，該廠將加快推進(jìn)不同業(yè)務(wù)分享知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，包括油氣業(yè)務(wù),。

塞科尼說(shuō)：“3D打印的應(yīng)用機(jī)遇大部分還未開(kāi)發(fā),，我們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)部件的方法同樣需要時(shí)間進(jìn)行再創(chuàng)造�,！惫锊D公司已在不同的業(yè)務(wù)線上應(yīng)用3D打印技術(shù)，包括完井工具,、電纜及射孔工具,、測(cè)試和水下作業(yè)工具、鉆頭與服務(wù)支持等,。

哈里伯頓公司研發(fā)部門(mén)經(jīng)理鐘阿倫說(shuō),，用3D打印開(kāi)發(fā)一個(gè)部件原型需花費(fèi)幾天，但仍比傳統(tǒng)的原型制造工藝快,。用3D打印可以快速制造幾何形狀復(fù)雜的部件,，而傳統(tǒng)工藝制造復(fù)雜部件必需分成幾塊，以便對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行機(jī)械加工,，3D打印可減少分塊數(shù)量,。如制造流量控制裝置，傳統(tǒng)工藝要分成兩件,，然后再焊在一起,，3D打印可以整件成型。

油氣業(yè)3D打印技術(shù)面臨挑戰(zhàn)

研究人員指出,，油氣業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)有潛在局限性,。由于人們高度關(guān)注油氣工業(yè)用3D打印技術(shù)制造部件的責(zé)任及可靠性，會(huì)延緩3D打印技術(shù)的應(yīng)用,。航天工業(yè)用了10年時(shí)間開(kāi)發(fā)內(nèi)部工藝,，以保證3D打印部件的質(zhì)量和可靠性。在當(dāng)前油價(jià)下行的市場(chǎng)環(huán)境,，油氣公司2016年需要節(jié)約資金,，會(huì)推遲開(kāi)發(fā)3D打印計(jì)劃。今后5~10年,，3D打印的研發(fā)任務(wù)是如何省錢(qián),。

Accenture公司北美能源創(chuàng)新負(fù)責(zé)人布萊恩·理查德說(shuō)，人們考慮從不太重要部件做起,，如定制工具,，但如果失敗仍有責(zé)任問(wèn)題,，同時(shí)還有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的歸屬問(wèn)題，因?yàn)橐恍┎考闹R(shí)產(chǎn)權(quán)屬于第三方,。需要開(kāi)發(fā)新型 3D打印機(jī)和打印材料,，使制造的部件適應(yīng)高溫、高壓環(huán)境,，這是能源公司通常的作業(yè)條件,。此外，制造設(shè)計(jì)復(fù)雜,、表面特異的部件,，將對(duì)軟件和計(jì)算提出挑戰(zhàn)，而油氣業(yè)在這方面還沒(méi)有進(jìn)展,。

與陸上油氣作業(yè)相比,，海洋油氣應(yīng)用3D打印技術(shù)更有潛力。海上遠(yuǎn)離機(jī)械制造廠和熟練技工,，3D打印的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以在現(xiàn)場(chǎng)制造所需配件,，而不必停工拆解空運(yùn)配件。比如鉆機(jī),，只要有打印機(jī)和打印材料就能制造配件,，3D打印一個(gè)部件只需6～24小時(shí)。因此可減少等待更換配件的時(shí)間,，但鉆機(jī)平臺(tái)上沒(méi)有工廠那樣完備的質(zhì)量控制,、檢查工具。

總之,，如果部件復(fù)雜,、材料昂貴、批量小,，就可以用3D打印,。Accenture公司以在偏遠(yuǎn)現(xiàn)場(chǎng)的制造能力，幫助油氣公司更好地管理物資供應(yīng)鏈,。對(duì)于油田服務(wù)公司,，則可以向他們出售工具的數(shù)字模版或打印許可。不過(guò)在近期5年內(nèi),，先別指望3D打印技術(shù)能給油氣公司帶來(lái)“實(shí)在的”收入,。業(yè)內(nèi)人士建議，油氣公司應(yīng)先從建模做起,，熟悉此技術(shù)的現(xiàn)狀,，建立最有價(jià)值的技術(shù)目標(biāo)和發(fā)展策略。

3D打印不止是復(fù)制裝備部件，3D打印技術(shù)為油氣工業(yè)提供了更多的應(yīng)用方法,。過(guò)去學(xué)校教授的工程制圖要轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代設(shè)計(jì),，現(xiàn)行設(shè)計(jì)理念也要改變。采用標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù),，在設(shè)計(jì)部件時(shí)是看不到的,。工程師內(nèi)心的現(xiàn)行制造標(biāo)準(zhǔn)和限制也要改變，現(xiàn)行制造標(biāo)準(zhǔn)和限制不利的一面是遏制創(chuàng)新與好奇心,。另外,，機(jī)械加工部件表面平滑、光亮,，打印的可能看起來(lái)粗糙,，但性能相同，這是偏好而非功能問(wèn)題,，而且打印可以創(chuàng)造任何部件,。在經(jīng)濟(jì)下行環(huán)境，油氣工業(yè)需要以更好,、更經(jīng)濟(jì)的方式制造產(chǎn)品,。

來(lái)源：石油商報(bào)