Da otto mesi a nove settimane: KSB accelera la produzione di giranti grazie alla produzione additiva
Avvalendosi del sistema " EOS M 400-4", KSB ha prodotto e consegnato 14 grezzi di giranti in lega 625 in nove settimane, grazie a processi di produzione additiva certificati DNV.
Oltre 20 anni di esperienza nella produzione additiva
KSB è uno dei principali produttori mondiali di pompe e valvole, presente in oltre 150 paesi. Con oltre 20 anni di esperienza nella produzione additiva, nel 2018 l’azienda ha inaugurato il proprio Centro di produzione additiva a Pegnitz, in Germania, per mettere questa competenza a disposizione di altre aziende. Il centro copre l’intera catena di processo, dalla selezione dei materiali e dalla progettazione alla produzione di componenti certificati. Attraverso il servizio “Parts on Demand”, KSB produce inoltre parti su misura, prototipi, piccole serie e ricambi per giranti in base alle esigenze dei clienti. Questo approccio consente di produrre i componenti quando necessario, aiutando i clienti ad abbreviare i tempi di consegna e a ridurre la necessità di mantenere ampie scorte fisiche di ricambi.
L’esperienza di KSB va oltre la produzione. L’azienda è stata la prima a ottenere la certificazione TÜV per la produzione additiva (AM) di componenti soggetti alla Direttiva europea sulle attrezzature a pressione. I suoi impianti di produzione additiva hanno inoltre ottenuto un certificato di qualificazione degli impianti rilasciato da DNV. Per la famiglia di componenti delle giranti, KSB detiene una qualificazione del produttore secondo le norme DNV-SE-0568 e DNV-ST-B203 al livello AMC 3.
Sfida
Nel corso della revisione di due pompe multistadio ad alta pressione con sezione ad anello, KSB ha dovuto fornire 14 giranti per un’applicazione complessa nel settore petrolifero e del gas che prevedeva l’esposizione all’acqua di mare. Le giranti dovevano quindi combinare prestazioni meccaniche affidabili con un’elevata resistenza alla corrosione. Inizialmente, questi componenti erano stati richiesti tramite il processo di fusione convenzionale. Tuttavia, i tempi di consegna previsti per questo approccio erano compresi tra sei e otto mesi. Per l’operatore, tali tempi erano troppo lunghi.
La sfida non consisteva semplicemente nel realizzare più rapidamente la geometria richiesta. Anche il materiale e il processo di produzione dovevano soddisfare i requisiti di un’applicazione industriale particolarmente esigente. KSB aveva quindi bisogno di una soluzione in grado di fornire le giranti richieste in tempi notevolmente più brevi, mantenendo al contempo l’affidabilità del processo e il livello di qualificazione necessario.
La stampa 3D industriale ha offerto un’alternativa all’attesa di diversi mesi per i componenti fusi. A differenza dei metodi di produzione convenzionali, ha inoltre consentito a KSB di realizzare i grezzi delle giranti direttamente dai dati di produzione digitali, utilizzando un sistema e un processo qualificati internamente.
Soluzione
KSB ha prodotto 14 grezzi di giranti su una stampante 3D “EOS M 400-4” certificata. Il sistema ha consentito a KSB di realizzare i componenti metallici di grandi dimensioni entro i tempi previsti e secondo i propri processi di produzione additiva consolidati.
Ciascuna girante aveva un diametro di 409 mm. Il tempo di produzione di un singolo componente era di circa 76 ore. Per il materiale, KSB ha scelto la lega 625, una lega a base di nichel resistente all’acqua di mare e adatta ad applicazioni in ambienti operativi corrosivi. Per questa applicazione, KSB ha ottenuto un certificato di qualificazione dello stabilimento DNV di livello AMC 3 per la lega 625. La famiglia di componenti delle giranti è coperta dalla qualificazione del produttore di KSB secondo le norme DNV-SE-0568 e DNV-ST-B203 a livello AMC 3.
Il processo di qualificazione ha previsto prove di fatica sull’lega 625 prodotta con stampa 3D rispetto all’acciaio duplex fuso. I risultati hanno evidenziato prestazioni di fatica migliori rispetto al materiale fuso. Inoltre, l’lega 625 ha offerto una maggiore resistenza alla corrosione, migliori proprietà meccaniche e una maggiore precisione geometrica rispetto alla precedente soluzione fusa.
La resistenza alla corrosione causata dall’acqua di mare rivestiva particolare importanza. Nelle applicazioni del settore petrolifero e del gas che comportano l’esposizione all’acqua di mare, la corrosione può compromettere la durata dei componenti e, in ultima analisi, la disponibilità delle apparecchiature circostanti. Il materiale selezionato e il processo di produzione additiva certificato hanno quindi soddisfatto sia l’esigenza immediata di tempi di consegna più brevi sia i requisiti a lungo termine dell’applicazione.
L’ Smart Fusion di EOS è stato utilizzato nell’ambito del processo produttivo. Questa tecnologia ha garantito la stabilità del processo, contribuendo a ridurre le deformazioni e la necessità di strutture di supporto durante la produzione. Il suo impiego è stato integrato nel processo produttivo complessivo di KSB, mentre l’ EOS M 400-4 è rimasta la piattaforma produttiva principale per i semilavorati delle giranti.
"A mio avviso, l'EOS M 400-4 si distingue perché l'elevata qualità del processo e l'eccellente sinergia tra materiale e processo semplificano notevolmente il processo di certificazione, garantendo al contempo risultati affidabili."
Stephan Braun, Business Development Additive Manufacturing - Parts On Demand, KSB
Risultati
KSB ha prodotto e consegnato tutti i 14 grezzi delle giranti nell’arco di nove settimane, riducendo i tempi di consegna previsti, che con la fusione convenzionale sarebbero stati compresi tra i sei e gli otto mesi. Ciò ha consentito di procedere con la revisione della pompa del cliente senza dover attendere diversi mesi in più per i componenti fusi.
L’ordine portato a termine ha dimostrato che KSB è stata in grado di tradurre la propria vasta esperienza nella produzione additiva (AM) in una risposta qualificata a un’esigenza urgente di ricambi. Le giranti in Alloy 625 hanno garantito la resistenza alla corrosione richiesta per un’applicazione nel settore petrolifero e del gas che comportava l’esposizione all’acqua di mare, mentre la tecnologia “ EOS M 400-4” ha consentito a KSB di produrre componenti con un diametro di 409 mm entro i tempi previsti. Altrettanto importante è il fatto che il progetto non sia rimasto una soluzione isolata. La consegna, avvenuta con successo, ha soddisfatto le esigenze del cliente e ha portato a un ordine successivo.
Combinando le competenze applicative e di processo di KSB con le capacità produttive dell’ EOS M 400-4, il progetto dimostra come la stampa 3D per le applicazioni nel settore energetico possa rappresentare un percorso produttivo qualificato per i ricambi critici, quando i tempi di produzione convenzionali risultano troppo lunghi.
