Da otto mesi a nove settimane: KSB accelera la produzione di impeller grazie alla produzione additiva
Avvalendosi del sistema " EOS M 400-4", KSB ha prodotto e consegnato 14 giranti grezze 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, mettendo queste competenze a disposizione anche di altre aziende. Il centro copre l’intera catena di processo, dalla selezione dei materiali e dalla progettazione fino alla produzione di componenti certificati. Attraverso il servizio “Parts on Demand”, KSB produce inoltre componenti su misura, prototipi, piccole serie e ricambi per impeller 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 scorte fisiche consistenti di ricambi.
L’esperienza di KSB va oltre la produzione. L’azienda è stata il primo produttore 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 giranti, KSB detiene una qualificazione del produttore secondo le norme DNV-SE-0568 e DNV-ST-B203 al livello AMC 3.
La sfida
Durante la revisione di due pompe multistadio ad alta pressione con sezione ad anello, KSB ha doveva fornire 14 giranti destinate ad un’applicazione complessa nel settore oil & 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 mediante fusione convenzionale. Tuttavia, i tempi di consegna previsti per questa soluzione 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 prodotti tramite fusione. A differenza dei metodi di produzione convenzionali, l’Additive Manufacturing ha inoltre consentito a KSB di realizzare le giranti grezze direttamente dai dati di produzione digitali, utilizzando un sistema e un processo qualificati internamente.
La soluzione
KSB ha prodotto 14 giranti grezze 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. Come materiale, KSB ha scelto Alloy 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 Alloy 625. La famiglia di giranti è inoltre 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’Alloy 625 prodotta con stampa 3D confrontandolo con acciaio duplex fuso. I risultati hanno evidenziato prestazioni di fatica migliori rispetto al materiale fuso. Inoltre, l’Alloy 625 ha offerto una maggiore resistenza alla corrosione, migliori proprietà meccaniche e una maggiore precisione geometrica rispetto alla precedente soluzione ottenuta per fusione.
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 degli impianti 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 ha rappresentato la piattaforma produttiva principale per la realizzazione delle giranti grezze.
"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 tutte le 14 giranti grezze 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 al cliente di procedere con la revisione della pompa senza dover attendere diversi mesi in più per la disponibilità dei componenti ottenuti per fusione.
La commessa ha dimostrato come KSB è stata in grado di tradurre la propria consolidata 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 oil & gas con 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 richiesti. 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.
