De ocho meses a nueve semanas: KSB acelera la producción de impulsores gracias a la fabricación aditiva
Mediante el uso del sistema « EOS M 400-4», KSB fabricó y entregó 14 piezas en bruto de impulsores de aleación 625 en nueve semanas, con el apoyo de procesos de fabricación aditiva certificados por DNV.
Más de 20 años de experiencia en fabricación aditiva
KSB es uno de los principales fabricantes mundiales de bombas y válvulas, con presencia en más de 150 países. Con más de 20 años de experiencia en fabricación aditiva, la empresa inauguró en 2018 su Centro de Fabricación Aditiva en Pegnitz (Alemania) con el fin de poner esta experiencia a disposición de otras empresas. El centro abarca toda la cadena de procesos, desde la selección de materiales y el diseño hasta la producción de componentes certificados. A través de su servicio «Parts on Demand», KSB también fabrica piezas a medida, prototipos, series pequeñas y recambios para impulsores según los requisitos de los clientes. Este enfoque permite fabricar los componentes cuando se necesitan, lo que ayuda a los clientes a acortar los plazos de entrega y a reducir la necesidad de mantener amplios stocks físicos de recambios.
La experiencia de KSB va más allá de la producción. La empresa fue el primer fabricante en obtener la certificación TÜV para la fabricación aditiva de componentes sujetos a la Directiva europea sobre equipos a presión. Sus instalaciones de « FA » también han recibido un certificado de cualificación de instalaciones de DNV. Para la familia de piezas de impulsores, KSB cuenta con una cualificación de fabricante conforme a las normas DNV-SE-0568 y DNV-ST-B203 en el nivel AMC 3.
Desafío
Durante la revisión de dos bombas de sección anular de alta presión y etapas múltiples, KSB tuvo que suministrar 14 impulsores para una exigente aplicación en el sector del petróleo y el gas que implicaba la exposición al agua de mar. Por lo tanto, los impulsores debían combinar un rendimiento mecánico fiable con una alta resistencia a la corrosión. Inicialmente, estas piezas se solicitaron mediante el proceso convencional de fundición. Sin embargo, el plazo de entrega previsto para este método oscilaba entre seis y ocho meses. Para el operador, este plazo resultaba demasiado largo.
El reto no consistía simplemente en fabricar la geometría requerida con mayor rapidez. El material y el proceso de producción también debían cumplir los requisitos de una aplicación industrial muy exigente. Por ello, KSB necesitaba una solución que le permitiera suministrar los impulsores necesarios en un plazo considerablemente más corto, manteniendo al mismo tiempo la fiabilidad del proceso y el nivel de cualificación necesario.
La impresión 3D industrial ofrecía una alternativa a la espera de varios meses para obtener los componentes fundidos. A diferencia de los métodos de producción convencionales, también permitía a KSB fabricar las piezas en bruto de los impulsores directamente a partir de datos de producción digitales, utilizando un sistema y un proceso homologados internamente.
Solución
KSB fabricó 14 piezas en bruto de impulsores en un sistema «EOS M 400-4» homologado. Este sistema permitió a KSB fabricar los componentes metálicos de gran tamaño dentro del plazo establecido y de acuerdo con sus procesos establecidos de « FA ».
Cada impulsor tenía un diámetro de 409 mm. El tiempo de fabricación de un solo componente era de aproximadamente 76 horas. En cuanto al material, KSB seleccionó la aleación 625, una aleación a base de níquel resistente al agua de mar, adecuada para aplicaciones en entornos operativos corrosivos. Para esta aplicación, KSB obtuvo un certificado de cualificación de instalaciones de DNV en el nivel AMC 3 para la aleación 625. La familia de piezas de los impulsores está cubierta por la cualificación de fabricante de KSB según las normas DNV-SE-0568 y DNV-ST-B203 en el nivel AMC 3.
El proceso de homologación incluyó ensayos de fatiga de la aleación 625 fabricada mediante impresión 3D, en comparación con el acero dúplex fundido. Los resultados indicaron un mejor comportamiento frente a la fatiga en comparación con el material fundido. Además, la aleación 625 ofreció una mayor resistencia a la corrosión, mejores propiedades mecánicas y una mayor precisión geométrica en comparación con la solución fundida anterior.
La resistencia a la corrosión por el agua de mar resultaba especialmente importante. En las aplicaciones del sector del petróleo y el gas en las que hay exposición al agua de mar, la corrosión puede afectar a la durabilidad de los componentes y, en última instancia, a la disponibilidad de los equipos circundantes. Por lo tanto, el material seleccionado y el proceso de fabricación aditiva homologado respondían tanto a la necesidad inmediata de plazos de entrega más cortos como a los requisitos a largo plazo de la aplicación.
La tecnología « Smart Fusion » de EOS se utilizó como parte del enfoque de producción. Esta tecnología contribuyó a la estabilidad del proceso, ya que ayudó a reducir la deformación y la necesidad de estructuras de soporte durante la producción. Su función se integró en el proceso de fabricación global de KSB, si bien la máquina « EOS M 400-4» siguió siendo la plataforma de producción principal para las piezas en bruto de los impulsores.
«Para mí, el EOS M 400-4 destaca porque su alta calidad de proceso y la excelente sinergia entre el material y el proceso simplifican considerablemente el proceso de certificación, al tiempo que garantizan resultados fiables».
Stephan Braun, Desarrollo de Negocio de Fabricación Aditiva - Parts On Demand, KSB
Resultados
KSB fabricó y entregó las 14 piezas en bruto de los impulsores en un plazo de nueve semanas, reduciendo así el plazo de entrega previsto de entre seis y ocho meses que habría requerido la fundición convencional. Esto permitió que la revisión de la bomba del cliente pudiera llevarse a cabo sin tener que esperar varios meses más a la llegada de los componentes fundidos.
El pedido final demostró que KSB fue capaz de aplicar su amplia experiencia en el « FA » para dar una respuesta adecuada a una necesidad urgente de piezas de recambio. Los impulsores de aleación 625 proporcionaron la resistencia a la corrosión necesaria para una aplicación en el sector del petróleo y el gas que implicaba exposición al agua de mar, mientras que el sistema « EOS M 400-4» permitió a KSB fabricar componentes con un diámetro de 409 mm dentro del plazo establecido. Y lo que es igual de importante, el proyecto no se quedó en una solución puntual. El éxito de la entrega satisfizo los requisitos del cliente y dio lugar a un pedido posterior.
Al combinar la experiencia de KSB en aplicaciones y procesos con las capacidades de producción de la impresora EOS M 400-4, el proyecto demuestra cómo la impresión 3D para aplicaciones energéticas puede ofrecer una vía de producción homologada para piezas de recambio críticas cuando los plazos de fabricación convencionales son demasiado largos.
