WAAM 클램
석유·가스 산업을 위한 하이브리드 와이어 아크 AM
MX3D는 산업용 배관 클램프 프린팅을 성공적으로 완료했습니다. 이 클램프는 화학 및 석유·가스 산업에서 사고를 예방하고, 유지보수가 필요하기 전 설치 가동 시간을 연장하는 데 사용됩니다.
WAAM 클램프는 복잡한 산업용 배관 시스템의 유지보수, 테스트 및 긴급 수리에 풍부한 경험을 가진 Team Industries 및 TiaT와 협업하여 제작·테스트되었습니다. 벨기에용접연구소(BWI)가 소재 시험을 맡았고, 로이드 선급이 인증 과정을 지원했습니다.
석유·가스 산업에서는 다운타임을 줄이고 환경·안전 리스크를 낮추는 것이 중요하므로 짧은 리드타임이 핵심입니다. 현재 배관 수리 리드타임은 2~3주에 달할 수 있으며, 하루에 수십만 유로의 손실이 발생할 수 있습니다.기존 클램프 수리 공정은 일반적으로 CNC 밀링, 전문 수작업 또는 두 방식을 결합해 수행됩니다. CNC 밀링은 원자재의 평균> 80%를 폐기하는 높은 재료 낭비가 있고, 전문 인력도 점점 부족해지고 있습니다.
원문출처 : MX3D
“(페트로)화학 설비의 온라인 누수 봉쇄용 클램프 및 인클로저는 90% 이상이 맞춤 설계·제작되며, 대부분 매우 짧은 리드타임을 요구합니다,”라고 Team Industrial Services 수석 엔지니어 Simon van der Harst가 말했습니다. “WAAM 기술은 추가 개발을 거치면, 다양한 재고(플레이트) 자재를 대규모로 보유하기 위한 막대한 투자가 더 이상 필요 없으며, 제로부터 적층해 폐기물을 거의 발생시키지 않고, 최종 가공 시간을 최소화하며, 설계의 다양성을 높이고 가용 도구 및 기본 부품에 대한 의존도를 줄이는 장점이 있습니다.”
“하이브리드 적층 제조는 ‘단순’ 부품의 정밀도와 높은 생산 속도 같은 기존 제조의 장점과, 형상 자유도, 생산 속도, 최소 소재 낭비 같은 적층 제조의 장점을 모두 결합합니다. WAAM 클램프의 품질과 복잡성은 MX3D가 개발한 기술의 잠재력을 보여 줍니다,”라고 MX3D의 프로젝트 책임자 겸 R&D 매니저인 Thomas Van Glabeke가 말했습니다.
WAAM 클램프 프로젝트의 범위 내에서, 파이프라인용 일반적인 수리 부품이 하이브리드 WAAM으로 연구·제작되었습니다. 이 기술은 정밀 가공 같은 전통 제조의 장점과, 형상 자유도·높은 증착 속도·최소 소재 낭비 같은 와이어 아크 적층 제조의 장점을 결합한 스마트 생산 솔루션을 제공합니다.
하이브리드 WAAM은 단조, CNC 밀링, 전문 용접공의 수작업(또는 이들 조합) 같은 기존 기술에 비해 석유·가스 산업에서 여러 이점을 제공합니다. 단조에 비해 WAAM은 현장·수요 대응·원격 생산이 가능해 제조 리드타임이 짧습니다. CNC 밀링에 비해 절삭 공정이 아닌 적층 공정을 사용해 소재 폐기물이 훨씬 적습니다. 수작업 용접에 비해 전문 용접공 의존도가 낮아 로봇이 24시간 제조할 수 있습니다. 표준 부품을 사전 제조해 WAAM 공정에 통합하는 하이브리드 WAAM은 일반 WAAM에 비해 리드타임과 제조 시간을 더욱 단축합니다.
컨소시엄은 WAAM 클램프에 대해 높은 수준의 신뢰성을 확보했습니다. BWI가 소재를 시험해 인쇄물 소재가 TEAM Industries의 주요 요구 사항을 충족함을 확인했으며, MX3D M1 Metal AM 시스템, 설비 및 절차는 로이드 선급의 자격 인증을 받았습니다.
사용된 기본 및 프린팅 소재는 화학·석유·가스 산업에서 자주 사용되는 ASME IIA SA-516-70 강종이었습니다. 이 소재의 기계적 특성 요구 사항은 중저온 압력용기 사용 사례에 의해 정해졌습니다.
파괴 시험은 ASTM A370에 따라 수행되었습니다. 파괴 시험 결과, 가장 불리한 방향에서도 인쇄물의 기계적 특성이 모재와 동등하거나 우수하여 ASME 요구 사항에 부합함이 입증되었습니다.
이 프로젝트는 EU Horizon 2020 프로그램의 지원을 받았습니다. TRINITY Demonstration Programme(디지털 기술, 고급 로ボティクス 및未来欧州製造エコシステムのためのアジャイル生産のためのサイバーセキュリティ) 1차 공모에 선정되었으며, 약칭 TRINITY, EU Horizon助成契約番号: 825196입니다.
