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　　采用打印機和數(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)，被稱作“加法制造”(AM)的3D打印技術正在提升產(chǎn)品開發(fā)，加快原型機開發(fā)和生產(chǎn)制造。據(jù)Accenture公司《3D技術在油氣工業(yè)的潛力報告2014》，隨著技術復雜性提高，裝置成本降低，可打印材料的多樣化，3D打印正在進入主流制造和消費市場。這已成為備受關注的新聞頭條。
　　隨著一批3D打印技術專利保護到期，更多的企業(yè)可以進入3D領域。一些行業(yè)3D打印的應用范圍已超出非功能原型機，一批技術公司興起，打印材料也有質(zhì)量、可獲得，人們對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)勢在于，能夠生產(chǎn)形狀復雜的較小部件，節(jié)約成本昂貴的材料。
　　
　　油氣公司開發(fā)3D打印技術
　　
　　通用(GE)油氣公司材料及制造技術部門負責人塞科尼說，公司5年前已開始3D打印技術開發(fā)活動，公司在意大利佛羅倫薩的加法制造技術實驗室安裝了第一臺金屬激光直接熔融機(DMLM)后，近3年的開發(fā)活動進一步加快，由于實驗室增加了渦輪機部件開發(fā)裝置和專用合金裝置，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驗室后，制造能力加速提升。
　　
　　通用油氣公司在實驗室主要從事3項開發(fā)活動。一是部件快速原型制造支持新生產(chǎn)引進，該技術加快了設計理念的測試，大大縮短了開發(fā)周期。如成功開發(fā)NovaLT16新型燃氣輪機的燃料器，就用DMLM制造了4種不同設計部件，并快速在全尺寸燃機上進行測試，使開發(fā)、生產(chǎn)批準周期縮短了一半，采用被選中的設計已成功生產(chǎn)了第一臺NovaLT16引擎。
　　
　　二是幾乎無代價地形成了復雜幾何形狀部件的開發(fā)能力。公司對燃氣渦輪機的燃燒部件進行再設計，采用創(chuàng)新的幾何構(gòu)型，提高了燃機技術性能，減少了燃燒排放。塞科尼說，技術創(chuàng)新需要工程師改變設計思想，與傳統(tǒng)的制造技術相比，現(xiàn)在有了擴大的設計空間，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多個部件進行銅焊、電焊或鉚接，因此簡化了制造和組裝過程。
　　
　　三是用戶可得到更經(jīng)常的技術升級服務。用戶以前總抱怨需要在倉庫中保存?zhèn)浼?，為的是減少裝置停機、工廠停產(chǎn)造成的影響。3D打印帶來這一范式的轉(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打印技術用于其他生產(chǎn)線，如水下裝置，并準備用于制造閥門組件。公司去年宣布，設在賓夕法尼亞的加法制造廠投產(chǎn)，該廠將加快推進不同業(yè)務分享知識與經(jīng)驗，包括油氣業(yè)務。
　　
　　塞科尼說：“3D打印的應用機遇大部分還未開發(fā)，我們設計和生產(chǎn)部件的方法同樣需要時間進行再創(chuàng)造?！惫锊D公司已在不同的業(yè)務線上應用3D打印技術，包括完井工具、電纜及射孔工具、測試和水下作業(yè)工具、鉆頭與服務支持等。
　　
　　哈里伯頓公司研發(fā)部門經(jīng)理鐘阿倫說，用3D打印開發(fā)一個部件原型需花費幾天，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雜的部件，而傳統(tǒng)工藝制造復雜部件必需分成幾塊，以便對其內(nèi)部進行機械加工，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打印技術面臨挑戰(zhàn)
　　
　　研究人員指出，油氣業(yè)應用3D打印技術有潛在局限性。由于人們高度關注油氣工業(yè)用3D打印技術制造部件的責任及可靠性，會延緩3D打印技術的應用。航天工業(yè)用了10年時間開發(fā)內(nèi)部工藝，以保證3D打印部件的質(zhì)量和可靠性。在當前油價下行的市場環(huán)境，油氣公司2016年需要節(jié)約資金，會推遲開發(fā)3D打印計劃。今后5~10年，3D打印的研發(fā)任務是如何省錢。
　　
　　Accenture公司北美能源創(chuàng)新負責人布萊恩·理查德說，人們考慮從不太重要部件做起，如定制工具，但如果失敗仍有責任問題，同時還有知識產(chǎn)權的歸屬問題，因為一些部件的知識產(chǎn)權屬于第三方。需要開發(fā)新型3D打印機和打印材料，使制造的部件適應高溫、高壓環(huán)境，這是能源公司通常的作業(yè)條件。此外，制造設計復雜、表面特異的部件，將對軟件和計算提出挑戰(zhàn)，而油氣業(yè)在這方面還沒有進展。
　　
　　與陸上油氣作業(yè)相比，海洋油氣應用3D打印技術更有潛力。海上遠離機械制造廠和熟練技工，3D打印的一個優(yōu)勢是可以在現(xiàn)場制造所需配件，而不必停工拆解空運配件。比如鉆機，只要有打印機和打印材料就能制造配件，3D打印一個部件只需6～24小時。因此可減少等待更換配件的時間，但鉆機平臺上沒有工廠那樣完備的質(zhì)量控制、檢查工具。
　　
　　總之，如果部件復雜、材料昂貴、批量小，就可以用3D打印。Accenture公司以在偏遠現(xiàn)場的制造能力，幫助油氣公司更好地管理物資供應鏈。對于油田服務公司，則可以向他們出售工具的數(shù)字模版或打印許可。不過在近期5年內(nèi)，先別指望3D打印技術能給油氣公司帶來“實在的”收入。業(yè)內(nèi)人士建議，油氣公司應先從建模做起，熟悉此技術的現(xiàn)狀，建立有價值的技術目標和發(fā)展策略。
　　
　　3D打印不止是復制裝備部件，3D打印技術為油氣工業(yè)提供了更多的應用方法。過去學校教授的工程制圖要轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代設計，現(xiàn)行設計理念也要改變。采用標準制造技術，在設計部件時是看不到的。工程師內(nèi)心的現(xiàn)行制造標準和限制也要改變，現(xiàn)行制造標準和限制不利的一面是遏制創(chuàng)新與好奇心。另外，機械加工部件表面平滑、光亮，打印的可能看起來粗糙，但性能相同，這是偏好而非功能問題，而且打印可以創(chuàng)造任何部件。在經(jīng)濟下行環(huán)境，油氣工業(yè)需要以更好、更經(jīng)濟的方式制造產(chǎn)品?！?br />