de.wedoany.com-Bericht: ExxonMobil setzt in seiner Raffinerie in Baton Rouge, Louisiana, die Laser-Metallabscheidungstechnologie (LMD) von Meltio zur Herstellung kritischer Titanbauteile ein. Dadurch konnten die Stückkosten um 42 % gesenkt und die Produktionsvorlaufzeit von 4 bis 6 Wochen auf 58,8 Stunden drastisch verkürzt werden.
Die Öl- und Gasindustrie stellt extrem hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Anlagen. In der ExxonMobil-Raffinerie in Baton Rouge hatte der Schutz kritischer Systempaneele vor Flüssigkeitskontamination höchste Priorität. Dieser Fall beschreibt detailliert, wie das Werk von der traditionellen subtraktiven Fertigung auf die Laser-Metallabscheidungstechnologie (LMD) von Meltio umstellte, konkret unter Verwendung des Meltio M600-Systems, einer industriellen gerichteten Energieabscheidungstechnologie (DED).
Der Fall zeigt auch, dass Titan ursprünglich nicht das von ExxonMobil für seine Fertigungsprozesse in Betracht gezogene Material war. Dank der Meltio-Technologie stellte das Werk jedoch fest, dass Titan nicht nur eine praktikable Lösung darstellt, sondern auch kosteneffizient ist, ohne die Qualität und Leistung der Bauteile zu beeinträchtigen.
Die endgültige Lösung ergab sich aus der Neukonstruktion einer schützenden mechanischen Siphonsperre. Dies ermöglichte dem Ingenieurteam strukturelle Verbesserungen und erhebliche Kosteneinsparungen. Das Werk gab an, dass man vor dem Einsatz der Draht-DED-Technologie nie die Verwendung von Titanbauteilen in Betracht gezogen habe, da Titan sehr teuer sei; nach der Umstellung auf die Meltio-Technologie habe man jedoch festgestellt, dass die Kosten durchaus erschwinglich seien.
In der Phase der Engpassidentifizierung zeigte die bestehende Siphonsperre, die verhindern sollte, dass Öl entlang der Thermoelementdrähte in die Instrumentenschränke gesaugt wird, erhebliche konstruktive und betriebliche Einschränkungen. Daraufhin entschied sich das Ingenieurteam für den Einsatz von Titanium 64, um metallurgische und thermische Beschränkungen zu überwinden. Im Vergleich zum ursprünglichen Material ist Titanium 64 leichter und günstiger, und das Material wurde bereits für die Meltio-Technologie parametrisiert. Die Anpassung dieser schweren Bauteile an die additive Fertigung brachte jedoch auch Herausforderungen mit sich, darunter die für Titanium 64 erforderliche strenge Inertgasumgebung (die etwa eineinhalb Stunden Maschinenzeit zur Sauerstoffentfernung benötigt), thermische Einschränkungen mit einer Abkühlzeit von mindestens 7 Minuten pro Schicht zur Vermeidung von Überhitzung sowie Probleme wie Oberflächenoxidation, übermäßige Materialanhäufung und physikalische Verschiebungen während des Abscheidungsprozesses.
Bei der strategischen Einführung der additiven Fertigung nutzte das Ingenieurteam das Meltio M600-System für eine vollständige Neukonstruktion der Bauteile, um sie für den 3-Achsen-Druck anzupassen. Durch das Abscheiden von SS-316Lsi auf SS304-Substraten wurden kundenspezifische Vorrichtungen hergestellt, die eine gleichzeitige Serienfertigung von vier Teilen ermöglichten, wodurch die Zwischenschicht-Verweilzeit erhöht und Oberflächenoxidationsprobleme beseitigt wurden. Der Hauptkörper wurde mit einem Überhang von 75 Grad neu konstruiert und mit einer nicht-planaren Druckmethode gefertigt. Unter Nutzung der Messtasterfunktion der M600 führte die Maschine eine Z-Achsen-Tastung am niedrigsten Substratpunkt durch und trug die Merkmale direkt auf der gekrümmten Oberfläche auf. Der Deckel wurde ebenfalls neu konstruiert und enthielt einen hohlen Umfangsbereich zur Aufnahme von Silikondichtmittel. Durch Parameteroptimierung, bei der die Laserleistung und Druckgeschwindigkeit in bestimmten lokalen Bereichen deutlich reduziert wurden, konnte das übermäßige Materialwachstum erfolgreich gemindert werden. Um Tischverschiebungen während der Nicht-Extrusionsbewegungen zu verhindern, wurden auf beiden Seiten der Vorrichtung robuste mechanische Spannvorrichtungen angebracht.
Die quantifizierten Auswirkungen zeigen, dass der Übergang zum Meltio-LMD-Prozess entscheidende betriebliche Vorteile brachte. Die Stückkosten des gesamten Baugruppe wurden um 42 % gesenkt, und die Produktionsvorlaufzeit verkürzte sich von geschätzten 4 bis 6 Wochen auf präzise 58,8 Stunden.
Dieser Fall bestätigt die LMD als zukünftige Richtung für die Bauteilfertigung in der Öl- und Gasindustrie. Die Substitution der CNC-Bearbeitung durch die LMD-Technologie zur Herstellung von Titanium-64-Bauteilen ermöglichte strenge geometrische Optimierungen und konkrete finanzielle Renditen. Durch die Lösung spezifischer thermischer Verhaltensweisen und den Einsatz intelligenter Serienvorrichtungen gelang es der ExxonMobil-Raffinerie in Baton Rouge, eine kritische Schutzeinrichtung erfolgreich zu modernisieren. Die Senkung der Stückkosten um 42 % bestätigt die LMD als äußerst wettbewerbsfähige Fertigungslösung für die anspruchsvollen Umgebungen der Öl- und Gasindustrie. Das Werk gab an, dass die Abkehr von der traditionellen Bearbeitung die Produktionskosten grundlegend verändert habe und belege, dass die additive Fertigung echten finanziellen Mehrwert für die Öl- und Gasindustrie bringe.
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