石油・ガス業界におけるAMの拡大：プロトタイピングからデジタルサプライチェーンへ

2026年4月7日 | 読了時間：5分

石油・ガス業界といえば、巨大な鉄骨構造物、重厚な鋳造品、そして何十年も稼働し続けている旧式の設備といったイメージが思い浮かぶことが多い。エクソンモービルのバトンルージュ製油所では、1938年から稼働し続けているコンプレッサーもある。しかし、こうした伝統的な操業の表層の下では、デジタル革命が着実に進行している。 バトンルージュ拠点の特殊機械実行スーパーバイザー兼積層造形（AM）責任者であるクリストファー・ビーソン氏は、この変革の最前線に立っている。手作業による溶接からキャリアをスタートさせ、30年以上の経験を持つビーソン氏は、金属の物理的特性を熟知している。彼は今、予備部品が主にクラウド上のデジタルファイルとして存在する未来の実現に向けて尽力している。

エクソンモービルは、3Dプリンティングの実験段階を脱しつつある。同社は、本社集中型の研究開発体制から、各製油所が主体となって「自ら実践する」分散型の現場主導モデルへと移行している。この変革は、この業界にとって重要な転換点であり、アディティブ・マニュファクチャリング（AM）が今や、世界のエネルギーインフラを維持するための不可欠なツールであることを証明している。

企業内研究所から現場での実行への戦略的転換

エクソンモービルは、テキサス州ヒューストンとニュージャージー州クリントンに集中型AMラボを設置することからその歩みを始めました。これらの施設は、非金属材料と初期段階のプロトタイピングに重点を置いていました。これらのラボは必要な基盤を提供しましたが、AMの真価は現場にあります。2021年に導入されたAPI 20S規格が、変革の主なきっかけとなりました。この規格は、石油・ガス業界における積層造形による金属部品のための、初の主要な枠組みを提供したのです。

API 20Sが認定の道筋を確立すると、エクソンモービルは、レーザー粉末積層造形（LPBF）が従来の鋳造技術の密度と信頼性を上回っていることに気づいた。この技術は成熟段階に達し、本社は各拠点に主導権を委ねることが可能になった。「積層造形の拡大が私の仕事だ」とビーソンは述べ、即時の高品質な部品に対する需要が最も高い北米およびシンガポールの拠点に焦点が移ったことを指摘した。

デジタル供給ネットワークによる在庫税の撤廃

AMの拡大を後押しする経済的要因は、「在庫コスト」の削減にある。石油・ガス大手各社は、実際には使用されない可能性のある部品を保管するために、毎年数十億ドルを費やしている。ポンプのインペラーに関するある社内調査によると、在庫品の40％は、エンジニアによるポンプの定格変更やシステム全体の交換により、最終的に廃棄されるか、あるいは一度も稼働することなく終わっていた。デジタルサプライネットワークへの移行により、エクソンモービルは巨大な物理的な倉庫を不要にすることができる。

これを実現するため、エクソンモービルは「Field Node」と呼ばれる業界全体の「デジタルクラウド」を通じて、シェルやコノコフィリップスといった競合他社と連携しています。この環境下では、各社が非専有の3Dファイルを共有しています。一般的なポンプのボリュートに不具合が生じた場合、エンジニアはクラウドを確認し、他社がすでにその部品をスキャンして適合確認を行っているかどうかを確認できます。この連携により、エクソンモービルはコストのかかるリバースエンジニアリングの段階を省略し、直接生産に移行することが可能になります。 オーリコンやクインタスなど、監査済みの信頼できる印刷業者のネットワークが、これらの部品をオンデマンドで印刷する準備を整えています。

確立された技術と新たなフロンティア

LPBFは、インペラのような複雑で高密度な部品における確立された標準技術であり続けていますが、他の技術も急速に台頭しています。ワイヤアーク積層造形（WAAM）や指向性エネルギー堆積（DED）は、業界において成長著しい分野です。これらの手法は、高さ4～5フィートにも及ぶことが多い大型の旧式鋳鉄部品の代替として理想的です。

従来、大型鋳造品の調達には12～14か月を要することがありました。しかし、産業用3Dプリンティングを活用することで、製油所は数週間という短期間で実用的な交換部品を製造できるようになりました。また、エクソンモービルは材料技術の限界にも挑戦し続けています。サンドビックなどのパートナー企業との協業を通じて、同社は熱分解炉など、過酷な製油所環境向けに特別に設計された独自の粉末を開発しています。

ビーソンは、LPBFが鋳造よりも「圧倒的に優れている」と主張し、業界が従来の方法に固執しているのは、性能の良さではなく、単に慣れ親しんでいるからに過ぎないと示唆している。

地域との連携による労働力不足の解決

製造技術の拡大には熟練した人材が必要ですが、従来の製造拠点に勤務する機械技術者の多くは、積層造形設計の経験がほとんどありません。さらに、業界には現在、3Dプリンター技術者を対象とした正式な「組合職種」が存在しません。このギャップを埋めるため、エクソンモービルはルイジアナ積層造形協会（LAMA）の主導的役割を担っています。このパートナーシップは、バトンルージュにセンター・オブ・エクセレンス（COE）を設立することを目指しています。

このCOEは、この地域にとって「3つの役割を兼ね備えた」拠点となっています。エクソンモービルのエンジニアに実践的なトレーニングを提供し、同施設に産業用プリンターへのアクセスを確保するとともに、地域経済の発展を促進しています。LSUなどの地元大学の学生は、EOSやVelo3Dといった様々なプリンターブランドの認定資格を取得できます。これにより、成長著しい製造業において、即戦力として採用されることが可能になります。

この提携の経済面も魅力的です。LAMAの上位会員には5,000時間の無料印刷時間が提供され、これにより16,000ドルのインペラーのコストを、粉末の価格分だけに抑えることが可能です。

デジタル対応のボトルネックを克服する

こうした進展にもかかわらず、完全な普及に向けた最大の障壁として、依然として大きな「ワークフローのギャップ」が残っています。生の3Dスキャンデータからプリンター出力可能なファイルを作成するには、表面仕上げ、試験手順、後処理などに関する数多くの技術的な課題に対処する必要があります。この問題を解決するため、国際石油・ガス生産者協会（IOGP）は「Joint Industry Sprint（JIS O2）」を立ち上げました。

この取り組みでは、デジタル・レディネス・レベル（DRL）を用いて部品の「デジタルパスポート」を作成します。DRL 1の部品には基本的なスキャンデータと材料試験結果が含まれていますが、DRL 3の部品は完全なデジタルパッケージとなります。これには検査計画や表面粗さ仕様が含まれます。

最終的な目標は、「ワンクリック」で見積依頼（RFQ）ができるシステムを実現することです。デジタルパッケージが完成したら、サイト責任者はボタンを1つ押すだけで仕様書を適格なベンダーに送信でき、数週間に及ぶ事務的なやり取りが不要になります。