La fabricación aditiva en el exigente sector del petróleo y el gas

Después de más de tres décadas fabricando piezas con métodos tradicionales como el mecanizado, PGV se enfrenta a retos muy similares a los de otros fabricantes, como los costes de utillaje, la falta de agilidad y la gestión de inventarios.

La fabricación masiva tradicional, ya sea mediante mecanizado, fundición o forjado, requiere utillajes y accesorios que a menudo cuestan decenas de miles de euros y semanas o meses de fabricación.

Más allá de los costes y los plazos de entrega, la necesidad de fabricar utillajes puede tener un impacto significativo en la capacidad de una empresa para responder rápidamente a los requisitos de los clientes. Cambiar los diseños de las piezas se convierte en una tarea larga y costosa. También la repetición de los diseños existentes puede ser difícil. Aunque muchas empresas imprimen prototipos en plástico, esas piezas sólo pueden utilizarse para probar la forma y el ajuste. Las pruebas funcionales requieren la creación de piezas metálicas, un proceso que es caro y que requiere mucho tiempo.

Los largos plazos de entrega necesarios para la fabricación tradicional también suponen un reto para la gestión del inventario. Proporcionar a los clientes piezas de repuesto en el momento oportuno obliga a los fabricantes a almacenar y a hacer un seguimiento de grandes inventarios de piezas, además de las herramientas y los accesorios necesarios para producirlas.

Con el crecimiento de la impresión metálica en 3D en los últimos años y su capacidad de crear piezas complejas de uso final, PGV vio en esta tecnología una forma de abordar cada uno de estos retos. Y en la máquina Shop System de Desktop Metal, distribuida en España por Delteco, encontraron el sistema ideal para hacerlo.

Aunque se instaló hace menos de un año, el impacto de Shop System en PGV ha sido innegable.

Además de reducir los costes y los plazos de entrega, el sistema ha permitido a PGV hacer crecer su negocio liberando la capacidad de producción interna y simplificando la gestión del inventario, todo lo cual se traduce en operaciones más ágiles y eficientes.

En relación con el aumento del negocio, la mayor velocidad de producción de Shop System permite a PGV ser mucho más ágil. Puede aceptar trabajos de tamaño pequeño y mediano que antes no se podían ofertar debido a los altos costes de los utillajes y los largos plazos de entrega.

Mientras que normalmente se necesitarían hasta cinco procesos para mecanizar algunas herramientas de perforación, la máquina Shop System simplifica drásticamente el proceso, liberando al taller de mecanizado interno de PGV para que pueda asumir otros trabajos.

La ausencia de utillaje también facilita a los clientes de PGV responder a los constantes cambios. Al no necesitar utillaje, la empresa puede actualizar rápidamente los diseños de las piezas para satisfacer las necesidades cambiantes de los clientes o crear nuevos diseños sin los largos retrasos asociados a la fabricación tradicional.

El sistema permite a la empresa crear piezas, probarlas en condiciones reales y, a continuación, alterar los diseños en función de los resultados, y todo ello en menos tiempo del que se tardaría en crear un utillaje tradicional.

Además, como se ha dicho, al abrir la puerta a la producción de piezas bajo demanda, el sistema de taller permitió a PGV reducir su inventario de piezas hasta en un 50%.

En lugar de almacenar y hacer un seguimiento de un gran número de piezas, los diseños pueden guardarse en “almacenes digitales” y recuperarse e imprimirse sólo cuando se necesiten.

Con la transición del mecanizado a la impresión 3D se han reducido muchos los plazos. Algunos trabajos que antes requerían hasta 5 pasos únicos de mecanizado se redujeron a un solo paso. Dependiendo de la pieza, los plazos de entrega se redujeron entre un 50% y un 80%.

¿Por qué Desktop Metal?

Cuando decidió incorporar la fabricación de última generación a su taller, PGV exploró una amplia gama de opciones de impresión 3D en metal, y eligió el sistema Shop System tras realizar extensas evaluaciones comparativas y pruebas.

Uno de los factores clave para la empresa fueron las excelentes propiedades de los materiales que presentan las piezas de Shop System. En características clave como la resistencia, la ductilidad y la dureza, las piezas producidas en Shop System cumplen o superan incluso las de las piezas fabricadas de forma tradicional, lo que garantiza que puedan soportar las duras condiciones a las que se enfrentarán.

La calidad de las piezas de Shop System consigue que PGV rara vez necesite posprocesar las piezas: pueden pasar directamente del horno a su uso final en la correspondiente aplicación.

El coste -en particular el coste por pieza- también era una consideración importante. Al eliminar la necesidad de utillaje, PGV está ahorrando miles de euros.

Estos útiles de deslizamiento son componentes clave en un empaquetador de producciónutilizado en la extracción de petróleo y gas. Después de ser bajados a su lugar, estos útiles se posicionan de tal forma que los “botones” de la cara de la pieza se claven en el interior de la tubería del pozo, formando un agarre firme para que la herramienta no se suelte ni se mueva mientras esté bajo presión. Una vez colocadas, las piezas se enfrentan a una intensa presión, por lo que era crítico que fueran lo suficientemente resistentes para soportar esas fuerzas.

Las excelentes propiedades de los materiales de las piezas de Shop System garantizan que estos útiles sean capaces de funcionar en condiciones reales.

Debido a que Shop System elimina la necesidad de utillajes, PGV fabrica estas piezas en mucho menos tiempo del que se necesitaría mediante mecanizado, lo que permite a la empresa reducir drásticamente su inventario de piezas de repuesto. También puede ajustar fácilmente el diseño de esta pieza para adaptarse a diferentes situaciones, y enviar el nuevo diseño a la producción sin retrasos.

Estas piezas especiales normalmente se mecanizan, un proceso que requiere mucho tiempo y mano de obra debido a su diseño en dos partes.

Con Shop System, PGV pudo reducir drásticamente el tiempo necesario para producir ambos útiles, lo que permitió a la empresa reducir significativamente su inventario. Esta capacidad de imprimir eficazmente las piezas bajo demanda permite a PGV almacenar los diseños de las piezas en “almacenes digitales” e imprimirlos sólo cuando los necesite.

Utilizados en pozos de bombeo, estos anclajes de tubería, que normalmente se mecanizan, se emplean para evitar que la tubería se mueva durante la extracción de petróleo. Sin embargo, con el Shop System, PGV puede imprimir las piezas en un solo paso,

Para justificar el gasto de producción de estas piezas, que suelen ser de fundición o mecanizado, PGV debe fabricarlas en cantidades relativamente grandes, y luego almacenarlas.

Sin embargo, con Shop System, la empresa puede producir cantidades significativamente menores, en algunos casos menos de 20 a la vez, lo que supone un importante ahorro en de los costes de fabricación y almacenamiento. La otra consideración clave para estas piezas es la resistencia, para garantizar que puedan soportar las altas presiones del interior de los pozos.

En cuanto a las propiedades de los materiales, incluida la resistencia, las piezas creadas en esta máquina cumplen con los requisitos exigentes del proceso de extracción de los pozos.

Aunque todavía son utilizados por un pequeño número de clientes, la baja demanda de estos útiles hizo que PGV no pudiera justificar mantener un inventario de piezas de repuesto.

Sin embargo, con Shop System la empresa puede fabricar rápida y fácilmente estas piezas bajo demanda, incluso en volúmenes extremadamente bajos. El sistema también simplifica la producción del anillo que cuenta con un diámetro interior biselado. Difícil de producir con precisión mediante la fabricación tradicional, la geometría puede crearse fácilmente mediante fabricación aditiva.