L'adozione della produzione additiva nel settore petrolifero e del gas: dalla prototipazione alla catena di approvvigionamento digitale

7 APRILE 2026 | Tempo di lettura: 5 min

Il settore petrolifero e del gas evoca spesso immagini di imponenti strutture in acciaio, pesanti pezzi fusi e impianti obsoleti in funzione da decenni. Nella raffineria ExxonMobil di Baton Rouge, alcuni compressori sono in funzione dal 1938. Tuttavia, al di là di queste operazioni tradizionali, sta prendendo piede una rivoluzione digitale. Christopher Beeson, supervisore dell'esecuzione delle macchine per scopi speciali e responsabile della produzione additiva (AM) per Baton Rouge, è in prima linea in questo cambiamento. Con oltre 30 anni di esperienza, iniziata con la saldatura manuale, Beeson comprende la realtà fisica del metallo. Ora trascorre le sue giornate promuovendo un futuro in cui i pezzi di ricambio esistono principalmente come file digitali nel cloud.

ExxonMobil sta superando la fase sperimentale della stampa 3D. L'azienda sta passando dai laboratori di ricerca aziendali centralizzati a un modello distribuito e guidato dai singoli siti, in cui le singole raffinerie "si attivano e agiscono". Questa evoluzione segna una svolta significativa per il settore, dimostrando che la produzione additiva è ormai uno strumento fondamentale per il mantenimento delle infrastrutture energetiche globali.

Il passaggio strategico dai laboratori aziendali all'attuazione sul campo

ExxonMobil ha iniziato il proprio percorso con laboratori di produzione additiva centralizzati a Houston, in Texas, e a Clinton, nel New Jersey. Queste strutture erano specializzate nei materiali non metallici e nella prototipazione iniziale. Sebbene tali laboratori abbiano fornito le basi necessarie, il vero valore della produzione additiva risiede sul campo. L'introduzione dello standard API 20S nel 2021 ha rappresentato il principale catalizzatore del cambiamento. Questo standard ha fornito il primo quadro di riferimento di rilievo per i componenti metallici realizzati con produzione additiva nel settore petrolifero e del gas.

Una volta che l'API 20S ha definito un percorso di qualificazione, ExxonMobil si è resa conto che la tecnologia LPBF (Laser Powder Bed Fusion) aveva superato la densità e l'affidabilità della fusione tradizionale. La tecnologia ha raggiunto un livello di maturità tale da consentire alla sede centrale di affidare le redini ai singoli siti. «Il mio compito è quello di scalare la produzione additiva», afferma Beeson, sottolineando che l'attenzione si è spostata sui siti nordamericani e di Singapore, dove la richiesta di componenti immediati e di alta qualità è maggiore.

Eliminare la tassa sulle scorte grazie alle reti di approvvigionamento digitali

Il fattore finanziario alla base dell'espansione della produzione additiva è la riduzione dei "costi di magazzino". I colossi del settore petrolifero e del gas spendono ogni anno miliardi di dollari per immagazzinare componenti fisici che potrebbero non utilizzare mai. Uno studio interno sulle giranti delle pompe ha rivelato che il 40% delle unità immagazzinate è stato alla fine rottamato o non è mai stato messo in servizio perché gli ingegneri hanno ridimensionato le pompe o sostituito interi sistemi. Passando a una rete di approvvigionamento digitale, ExxonMobil può eliminare la necessità di enormi magazzini fisici.

Per raggiungere questo obiettivo, ExxonMobil collabora con concorrenti come Shell e ConocoPhillips attraverso un "cloud digitale" a livello di settore noto come Field Node. In questo ambiente, le aziende condividono file 3D non proprietari. Se una voluta di pompa comune si guasta, un ingegnere può consultare il cloud per verificare se un'altra azienda ha già digitalizzato e certificato il componente. Questa collaborazione consente a ExxonMobil di saltare la costosa fase di reverse engineering e passare direttamente alla produzione. Una rete affidabile di tipografie certificate, tra cui Oerlikon e Quintus, è pronta a stampare questi componenti su richiesta.

Tecnologie consolidate e frontiere emergenti

Sebbene la LPBF rimanga lo standard consolidato per componenti complessi e compatti come le giranti, altre tecnologie stanno rapidamente guadagnando terreno. La produzione additiva ad arco elettrico (WAAM) e la deposizione diretta di energia (DED) rappresentano settori in crescita per l'industria. Questi metodi sono ideali per sostituire i grandi componenti tradizionali in ghisa, che spesso raggiungono un'altezza compresa tra 1,2 e 1,5 metri.

Tradizionalmente, la realizzazione di una fusione di grandi dimensioni poteva richiedere dai 12 ai 14 mesi. Grazie alla stampa 3D industriale, le raffinerie sono in grado di produrre un ricambio funzionante nel giro di poche settimane. ExxonMobil continua inoltre a spingersi oltre i limiti dei materiali. Attraverso collaborazioni con partner come Sandvik, l'azienda sviluppa polveri proprietarie progettate specificamente per gli ambienti difficili delle raffinerie, come i forni di pirolisi.

Beeson sostiene che la LPBF sia «di gran lunga superiore» alla fusione, suggerendo che il settore continui ad attenersi ai metodi tradizionali più per abitudine che per ragioni di rendimento.

Affrontare la sfida della forza lavoro attraverso partnership locali

L'adozione su larga scala di questa tecnologia richiede una forza lavoro qualificata, ma la maggior parte degli ingegneri meccanici degli stabilimenti storici ha poca esperienza nella progettazione additiva. Inoltre, il settore non dispone attualmente di una figura professionale riconosciuta a livello ufficiale per i tecnici delle stampanti 3D. Per colmare questa lacuna, ExxonMobil contribuisce a guidare la Louisiana Additive Manufacturing Association (LAMA). Questa collaborazione mira a creare un Centro di eccellenza (COE) a Baton Rouge.

Il COE funge da strumento "tre in uno" per la regione. Offre agli ingegneri di ExxonMobil una formazione pratica, mette a disposizione del sito stampanti di livello industriale e promuove lo sviluppo economico. Gli studenti delle università locali, come la LSU, possono ottenere certificazioni su varie marche di stampanti, quali EOS e Velo3D. Ciò li rende immediatamente idonei all'assunzione nel settore manifatturiero in crescita.

Anche gli aspetti economici della partnership sono molto allettanti. L'abbonamento LAMA di livello superiore offre 5.000 ore di stampa gratuite, il che può ridurre il costo di una girante da 16.000 dollari al solo prezzo della polvere.

Superare il collo di bottiglia della preparazione digitale

Nonostante i progressi compiuti, un notevole "divario nel flusso di lavoro" rimane il principale ostacolo alla piena adozione di questa tecnologia. Il passaggio da una scansione 3D grezza a un file pronto per la stampa richiede di risolvere decine di questioni tecniche relative alla finitura superficiale, ai protocolli di collaudo e alla post-elaborazione. Per risolvere questo problema, l'Associazione Internazionale dei Produttori di Petrolio e Gas (IOGP) ha lanciato l'iniziativa Joint Industry Sprint (JIS O2).

Questa iniziativa prevede la creazione di un "passaporto digitale" per i componenti basato sui livelli di preparazione digitale (DRL). Un componente DRL 1 contiene dati di scansione di base e prove sui materiali, mentre un componente DRL 3 costituisce un pacchetto digitale completo, che include piani di ispezione e specifiche relative alla rugosità.

L'obiettivo finale è un sistema di richiesta di preventivo (RFQ) "con un solo clic". Una volta completato il pacchetto digitale, il responsabile del sito deve semplicemente premere un pulsante per inviare le specifiche a un fornitore qualificato, eliminando così settimane di scambi amministrativi.