de.wedoany.com-Bericht: ExxonMobil setzt in seiner Raffinerie in Baton Rouge, Louisiana, die Laser-Metalldepositionstechnologie (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 zur Laser-Metalldepositionstechnologie (LMD) von Meltio überging, 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 Teilequalität und -leistung zu beeinträchtigen.
Die endgültige Lösung ergab sich aus der Neukonstruktion einer schützenden mechanischen Saugsperrvorrichtung. Dies ermöglichte dem Ingenieurteam strukturelle Verbesserungen und erhebliche Kosteneinsparungen. Das Werk gab an, dass man vor der Einführung der Draht-DED-Technologie nie den Einsatz von Titanbauteilen in Betracht gezogen habe, da Titan sehr teuer sei; nach der Umstellung auf die Meltio-Technologie stellte man jedoch fest, dass die Kosten durchaus erschwinglich waren.
In der Phase der Engpassidentifizierung war die vorhandene Saugsperrvorrichtung dazu gedacht, das Aufsteigen von Öl entlang von Thermoelementdrähten in den Instrumentenschrank zu verhindern, wies jedoch erhebliche Einschränkungen in Design und Betrieb auf. Daraufhin entschied sich das Ingenieurteam für den Wechsel zum Material 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 Inertgasatmosphäre (die etwa eineinhalb Stunden Maschinenzeit zur Sauerstoffentfernung benötigt), thermische Beschränkungen 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.
Im Rahmen 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 geeignet zu machen. Durch das Abscheiden von SS-316Lsi auf einem SS304-Substrat wurden kundenspezifische Vorrichtungen hergestellt, die eine gleichzeitige Serienfertigung von vier Teilen ermöglichten. Dies erhöhte die Verweilzeit zwischen den Schichten und beseitigte das Problem der Oberflächenoxidation. Der Hauptkörper wurde mit einer Überhanggrenze von 75 Grad neu konstruiert und mittels einer nicht-planaren Druckmethode gefertigt. Unter Nutzung der Tastfunktion des M600 führte die Maschine eine Z-Achsen-Antastung am tiefsten Punkt des Substrats durch und deponierte die Merkmale direkt auf der gekrümmten Oberfläche. Auch der Deckel wurde neu konstruiert und enthielt nun einen hohlen Umfang zur Aufnahme des Silikondichtmittels. Durch Parameteroptimierung, bei der die Laserleistung und die Druckgeschwindigkeit in bestimmten lokalen Bereichen deutlich reduziert wurden, konnte das übermäßige Materialwachstum erfolgreich verringert werden. Um Tischverschiebungen während der nicht-extrudierenden Verfahrbewegungen zu verhindern, wurden auf beiden Seiten der Vorrichtung robuste mechanische Spannvorrichtungen angebracht.
Die Quantifizierung der Auswirkungen zeigt, dass der Übergang zum Meltio-LMD-Verfahren entscheidende betriebliche Vorteile brachte. Die Stückkosten der 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 LMD als zukunftsweisende 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 eine strenge geometrische Optimierung und einen greifbaren finanziellen Ertrag. Durch die Lösung spezifischer thermischer Verhaltensweisen und den Einsatz intelligenter Serienvorrichtungen gelang es der ExxonMobil-Raffinerie in Baton Rouge, eine kritische Schutzvorrichtung erfolgreich zu modernisieren. Die Senkung der Stückkosten um 42 % bestätigt LMD als äußerst wettbewerbsfähige Fertigungslösung für die anspruchsvollen Umgebungen der Öl- und Gasindustrie. Das Werk gab an, dass die Abkehr von der konventionellen Bearbeitung die Produktionskosten grundlegend verändert habe und belege, dass die additive Fertigung der Öl- und Gasindustrie einen echten finanziellen Mehrwert biete.
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