MX3D und Partner entwickelten 3D-gedruckte Schelle für die Pipeline-Reparatur

MX3D, ein Entwickler der WAAM-Technologie (Wire Arc Additive Manufacturing), hat seine neue teilweise 3D-gedruckte “WAAM Clamp” (Schelle) vorgestellt.

Das hybride Industrieteil ist ein Beispiel für eine Pipeline-Schelle, ein Bauteil, das zum Abdichten von Hochdrucklecks in der Chemie-, Öl- und Gasbranche verwendet wird. Pipeline-Schellen sind ein wichtiger Bestandteil der Pipeline-Reparatur und dienen auch dazu, die Lebensdauer einer Anlage zu verlängern, bevor eine Wartung erforderlich wird.

Mit Unterstützung des EU-Programms Horizon 2020 wurde die 3D-gedruckte Schelle mit Hilfe von Team Industrial Services und TiaT – zwei Spezialisten für die Wartung von industriellen Rohrsystemen – hergestellt und getestet. Das BWI (Belgian Welding Institute) führte auch Materialtests durch, während Lloyd’s Register MX3D bei der Zertifizierung der Teile unterstützte.

Im Öl- und Gassektor sind kurze Vorlaufzeiten von entscheidender Bedeutung, da sie sich auf die Produktionsausfälle und die Minimierung von Risiken für Mensch, Umwelt und Sicherheit auswirken. Gegenwärtig kann die Vorlaufzeit eines Pipeline-Reparaturprojekts bis zu drei Wochen betragen, was für das betroffene Unternehmen einen potenziellen Wertverlust von bis zu 1 Mio. EUR pro Tag bedeutet.

Die bei modernen Reparaturprojekten verwendeten Rohrschellen beruhen häufig auf konventionellen Fertigungsverfahren wie der CNC-Bearbeitung, die leider auch mit einem hohen Materialverlust einhergehen (manchmal über 80 % des ursprünglichen Materialblocks). Außerdem erfordert die Bedienung dieser Maschinen in der Regel spezialisierte Arbeitskräfte, die im Zeitalter der Digitalisierung eine schwindende Ressource darstellen.

Um diese Probleme zu lösen, kombiniert die hybride WAAM-Schelle sowohl konventionelle als auch additive Fertigung. Das Bauteil wurde zum Teil mit einem MX3D M1 Metal AM 3D-Drucker hergestellt, wobei einige der einfacheren Abschnitte aus Präzisionsgründen CNC-gefertigt wurden.

Die WAAM-Schelle wiegt 87 kg (30 kg davon wurden 3D-gedruckt) und wurde in 45 Stunden mit einer Materialauftragsrate von 2,1 kg/Stunde hergestellt. Die Projektpartner entschieden sich für ASME IIA SA-516-70 als Grundmaterial – eine Stahlsorte, die üblicherweise für petrochemische Anwendungen verwendet wird. Da BWI die Werkstoffprüfung durchführte, Lloyd’s Register den Prozess qualifizierte und TiaT die zerstörungsfreie Prüfung des Bauteils überwachte, konnte das Konsortium ein hohes Maß an Sicherheit für die WAAM Schelle erreichen.

Schließlich validierte Team Industrial Services die Konstruktion mit einem Drucktest, der bestätigte, dass die WAAM Schelle dem maximalen Testdruck von 60 Bar ohne Ermüdung oder Bruch standhalten konnte.

Durch die Anwendung eines hybriden WAAM-Ansatzes konnten die Partner die Maßgenauigkeit der CNC-Bearbeitung mit der geometrischen Freiheit des 3D-Drucks kombinieren, wobei die Nachbearbeitung entfiel und die Vorlaufzeiten aufgrund der hohen Abscheiderate von WAAM drastisch reduziert wurden. Außerdem wurde der Materialabfall auf ein Minimum reduziert, was sich sowohl auf die Herstellungskosten als auch auf die Umwelt positiv auswirkt.