To felles innovasjonsprosjekter som hadde til formål å etablere retningslinjer for produksjon og kvalifisering av additivt produserte deler til olje- og gass- og maritim næring, har gjort seg ferdig.
Prosjektene, organisert av DNV GL, et internasjonalt akkreditert registrar- og klassifiseringssamfunn, og bestående av 20 forskjellige partnere, involverte 2 års intensivt arbeid og diskusjon. Noen av de involverte firmaene inkluderer BP, Shell, Total, Siemens, SLM Solutions, Sandvik, Additive Industries med flere. Målet deres var å utvikle retningslinjer for å hjelpe å kvalifisere deler produsert med Laser Powder Bed Fusion (LPBF) teknikken og Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) prosessen. Partnerne forsøkte også å lage en tilhørende økonomisk modell som skal brukes i olje- og gass- og maritim industri.
Avslutningen av prosjektene ble feiret med koordinering av DNV GL, og Berenschot, et uavhengig organisasjonskonsulentfirma, på førstnevntes kontorer på Høvik. På slutten av seremonien lanserte DNV GL ytterligere to felles innovasjonsprosjekter for å fortsette utforskningen av additive produksjonsteknologier, og for å utvikle et digitalt lagerprogram.
Et konsortium av firmaer over hele verdikjeden
Partnerne som er involvert i prosjektene består av flere firmaer som representerer hele verdikjeden. Dette ble identifisert som en viktig faktor for å etablere felles innovasjonsprosjekter, som «innen additiv tilvirkningsindustri, samarbeid med flere partnere med kompetanse innen spesifikke prosesser og aktiviteter, er avgjørende,» ifølge Aidro, en leverandør av hydraulisk utstyr med base i Lombardia, Italia og partner på prosjektene.
Som sådan kan de 20 firmaene som samarbeider om prosjektet deles inn i tre kategorier: operatører, kontraktører og fabrikanter, hvorav noen er etablerte 3D-printbedrifter. Operatørene er fire store olje- og gassfirmaer: BP, Equinor, Shell og Total. Kontraktørene er Siemens, Kongsberg, IMI Critical Engineering, TechnipFMC og SLM Solutions. Fabrikantene er oppført som OCAS/Guaranteed (en spin-off fra Arcelor Mittal), Quintus Technologies, HIPtec, Vallourec, Aidro, Immensa, Voestalpane, Ivaldi Group, Additive Industries, Sandvik og AFRC fra University of Strathclyde.
Prosjektene som er opprettet av partnerne, beskrives som «to sammenhengende og sømløst justerte programmer.» Det første programmet konsentrerer seg om å lage en retningslinje mot sertifiserte deler som administreres av DNV GL. Det gir et rammeverk for å garantere at reservedeler og komponenter produsert ved bruk av WAAM og LBPF-teknologier er i samsvar med spesifikasjonene – noe som betyr at de oppfyller kvalitetskrav og er produsert på en sikker og repeterbar måte. Det andre prosjektet innebar å lage en ‘verktøykasse’ for delvalg, oppsett av forsyningskjeder og økonomisk levedyktighet, administrert av Berenschot.
For å sikre utviklingen av en høykvalitets retningslinje i samsvar med realistisk produksjonspraksis, valgte partnerne å produsere reelle deler som case-studier. Dette tillot konsortiet å vurdere hvilke aktiviteter som trengte overvåking og kvalifisering, for å gi en fullstendig og fullverdig retningslinje. Bruk av ekte deler betyr også at retningslinjen og hvilken ringvirkning modellen får kan testes under forhold som ligner på virkelige situasjoner. Variasjoner mellom additiv produksjon og tradisjonelle produksjonsmetoder kan også vurderes.
En av disse casestudiene inkluderte utviklingen av en krankdisk ved hjelp av LBPF av Aidro, produsert for teknologigruppen Kongsberg. Med tradisjonelle produksjonsteknikker ville delen tatt mellom 8 og 10 uker å lage, men ved bruk av en EOS M290 3D-skriver, krever delen mindre enn en uke å bli 3D-printet i Inconel 718.
SLM Solutions og Additive Industries 3D-printet også testdeler for casestudiene, ved bruk av sine egne LBPF-teknologier. Fire ytterligere casestudier ble 3D-printet ved bruk av WAAM-teknologi, inkludert en Kongsberg krank pin, ved bruk av S700 lavlegert streng.
De etterfølgende retningslinjene for kvalitetssikring i LBPF- og WAAM-prosesser og deler er blitt delt inn i tre kategorier:
- AM Klasse 1 (AMC 1) er beregnet på ikke-kritiske komponenter
- AM Klasse 2 (AMC 2) er beregnet på mindre kritiske komponenter
- AM Klasse 3 (AMC 3) er beregnet på kritiske komponenter.
Ulike sikkerhetstrinn ble utstedt avhengig av klassen og 3D-printteknologien som ble brukt. Disse trinnene inkluderer bygging av prosesskvalifiseringstesting, produksjonstesting og delkvalifiseringstesting.
Retningslinjen sier at «Alle deler skal produseres ved en kvalifisert byggeprosess. En byggeprosess er kvalifisert gjennom en definert Build Process Qualification Testing (BPQT) prosedyre.» BPQT er med på å gi en grunnleggende viktige parametere som sikrer at et visst nivå oppnås. For det andre forklarer det at produksjonstesting bør fullføres for å sikre repeterbarheten til produksjonsprosessen når det gjelder produksjon av kvalitetsdeler. Og til slutt, bør ytterligere testing fullføres på selve delen etter at den er produsert, avhengig av delens kritiske nivå.
