石油・ガス業界における3Dプリンティング

世界で最も過酷な環境における信頼性とサプライチェーンのレジリエンス

石油・ガス産業は、地球上で最も過酷な環境下で操業しています。極端な温度、高圧、腐食性のある環境、そして遠隔地といった条件が、機器やシステムに並外れた負荷をかけています。同時に、事業者はコストの上昇、インフラの老朽化、そしてますます脆弱化するサプライチェーンといった課題に直面している一方で、安全性の向上や排出量の削減を求める圧力にもさらされています。

積層造形(AM)は、上流、中流、下流の各工程にわたる重要部品の設計、製造、保守において、新たな手法を提供します。オンデマンド生産、高度な設計機能、材料効率の実現を通じて、AMは事業者が信頼性を向上させ、ダウンタイムを削減し、運用上の課題に迅速に対応できるよう支援します。

石油・ガス業界が直面する課題

石油・ガス事業は、複雑な技術的・経済的要因の影響を受けています:

10_フィリグリー

過酷で腐食性の環境

部品は、塩水、化学薬品、および研磨性媒体に耐えられなければならない。

09_高温

極限の高圧・高温環境

機器は、高負荷および変動する熱サイクル下で稼働します。

重要スペアパーツの納期が長い

複雑なサプライチェーン、特殊な資材、および部品在庫コストの高騰が、納期の遅れや調達費の増加を招いています。

13_自動化

老朽化した資産とレガシーコンポーネント

多くの部品はOEMから入手できなくなっており、金型も生産終了となっています。

ダウンタイムによる多大なコスト

予期せぬ停止やメンテナンスの遅延は、生産面および財務面で多大な損失をもたらす可能性があります。

50_複雑性

急速に変化する業務上のニーズ

従来の製造方法では、複雑で、すでに生産終了している、あるいは緊急に必要とされる部品に対して求められる機動力に対応できないことが多々ある。

なぜ石油・ガス業界で積層造形が選ばれるのか

積層造形技術により、石油・ガス用部品の設計および製造において、従来とは根本的に異なるアプローチが可能になります:

  • オンデマンドのスペアパーツ:AM(アディティブ・マニュファクチャリング)は、リードタイムを数ヶ月から数日に短縮し、デジタル在庫戦略を支援して在庫コストの削減に寄与するとともに、OEMによるサポートが終了した後でも、重要な部品の供給を確保します。
  • 過酷な環境下での性能向上:耐食性合金と最適化された形状により、耐久性と動作の安定性が向上します。
  • ダウンタイムとメンテナンスコストの削減:生産と交換の迅速化により、システムの信頼性を維持し、予期せぬ停止を削減します。
  • 複雑な部品の設計の自由度:内部流路、格子構造、およびトポロジー最適化された形状により、流体流動、熱伝達、および構造的強度が向上します。
  • 運用上の柔軟性の向上:AM(アディティブ・マニュファクチャリング)により、特定の現場環境や性能目標に合わせた部品の迅速な反復設計が可能になります。

海洋プラットフォームから製油所、LNG施設に至るまで、AMは信頼性とサプライチェーンのレジリエンスを向上させるための戦略的ツールとなりつつある。

石油・ガス分野における3Dプリンティングの活用

AMはすでに、石油・ガス関連の幅広い部品において成功裏に活用されています。これらの事例は、AMが実験的な用途から、実際の運用環境において実用化され、量産可能なソリューションへと移行しつつあることを示しています:

  • バルブおよびバルブ部品:耐食性の向上、軽量化、流路の最適化。
  • 流量制御・測定装置: 流量の安定性と熱的挙動を向上させ 、測定精度を高めます。
  • 耐食性部品: 長寿命化を目的として設計されたスーパー デュプレックス、ニッケル合金、およびチタン製部品。
  • 複雑な形状と内部流路: 従来の方法では製造不可能な、高効率かつ 省スペースな形状。
  • 旧型機器の交換部品: 純正の金型がなくても、旧式化した部品を迅速に 交換可能。
ケーススタディ

耐食性バルブ部品

過酷な海水環境下では、バルブ部品は急速な腐食に見舞われ、交換サイクルが短くなりがちです。AM(アディティブ・マニュファクチャリング)を活用して部品を再設計した結果、耐食性が向上し、耐用年数が延び、材料使用量が削減され、コスト面および性能面で大きなメリットが実証されました。

  • 納期:1週間
  • 総コストを30%削減
  • 15%の軽量化
ケーススタディ

LNG気化器の測定安定性が向上

LNG処理においては、流量や温度のわずかな変動であっても、測定精度や商業的価値に影響を及ぼす可能性があります。AM(アドバンスト・マニュファクチャリング)を活用し、気化器の設計を最適化することで、流量特性と熱的均一性を向上させました。その結果、測定性能が大幅に安定し、プロセスの信頼性が向上しました。 

  • GHV測定のばらつきが50%以上低減
  • 279 mm アルミニウム製部品
  • 150 bar(g)の耐圧試験済み、ATEX対応
ブログ | アディティブ・スナック

石油・ガス業界におけるAMの本格展開:試作からデジタルサプライチェーンへ

エクソンモービルは、実験段階の3Dプリンティングから、現場主導型のデジタルサプライチェーンへと移行しています。API 20S規格の導入により、製油所ではLPBF技術を用いて、インペラーなどの認定済み金属部品をオンデマンドで製造できるようになりました。

同社は、膨大な物理的な在庫をデジタル部品ファイルや業界共有データベースに置き換えることで、保管コストを削減し、部品交換サイクルを短縮するとともに、サプライチェーンのレジリエンスを強化しています。また、従業員向けプログラムやデジタル化準備の取り組みにより、世界中の拠点における導入がさらに加速しています。

石油・ガス分野でEOSが選ばれる理由

EOSは、金属積層造形における深い専門知識と、規制が厳しく、ミッションクリティカルな業界への長年にわたる支援実績を兼ね備えています。石油・ガス事業者にとって、これは次のようなメリットをもたらします:

  • 信頼性が高く、安定した工業生産
  • 腐食性のある高圧環境に適した高性能材料
  • 資格認定および認証プロセスの支援(例:DNV、API)
  • 上流、中流、下流の各分野における実績のあるアプリケーションと検証済みのユースケース
  • 設計、テスト、生産を支えるグローバルなパートナーエコシステム
  • 耐久性、トレーサビリティ、および長期的な運用安定性を重視して設計されたシステム

EOSは、石油・ガス企業がラピッドプロトタイピングから完全な品質基準を満たした量産に至るまで、アディティブ・マニュファクチャリングの潜在能力を最大限に引き出し、より強靭で柔軟かつ効率的な事業運営を実現できるよう支援します。