摘自metal-am，Gordon翻譯

兩個節流閥，在 Velo3D 的 Sapphire 機器上增材制造，并使用 IMI Critical 的 DRAG 技術進行了優化（由 Velo3D 提供）

美國加利福尼亞州坎貝爾市的 Velo3D, Inc 一直為 IMI Critical 提供先進的增材制造技術，該公司為新的石油和天然氣工廠設計、制造和安裝定制的、高度工程化的流量控制解決方案，并提供全面的工廠生命周期服務支持。

通過與一家主要的油氣運營商（也是 API 委員會成員）合作，IMI Critical 現已交付了最高關鍵性（增材制造規范級別 3；AMSL 3），用于現場服務的首件組件構建。這些零件是在由合約制造商 Knust-Godwin 運營的 Velo3D Sapphire AM 機器上增材制造的。

這些部件還符合 API20S 規范要求，據說這是第一個油氣行業認可的金屬 AM 規范。目前正在投票中，這將闡明用于所有類型油氣設施的金屬 AM 組件制造商的流程、測試、文檔和可追溯性等要求。

API20S 草案正在由數百家公司（從運營商到 OEM 再到 AM 機器制造商）的意見起草，目前已進入最后階段。雖然沒有詳細說明完整的成功標準（即所需的機械或無損檢測驗收標準），但 API20S 確實概述了根據油氣作業中的不同風險級別需要進行哪些類型的測試和驗證。

在提議采用上述標準的幫助下，石油和天然氣運營商越來越愿意考慮將金屬增材制造作為行業傳統問題的潛在解決方案 - 即快速可靠地制造用于偏遠地區的關鍵部件.不出所料，隨著行業 OEM 與運營商客戶一起發展，他們也在尋求 AM，以實現更高效、更具成本效益的解決方案，以解決持續的庫存和地理障礙。

IMI Critical 的研發總監 Steve Freitas 表示，該公司是熱情歡迎這些準則的公司之一，因為它在幾年前就開始研究用于閥門增材制造的不同系統，并且直到最近才確定了適合其需求的先進 AM 技術。選擇 Velo3D 來滿足這些需求的公司是基于其機器的關鍵特性——即自動化預構建系統校準和現場質量監控和報告，許多 API20S 目標都基于這些能力。該聯合項目的長期目標是建立一個現場測量數據綱要，旨在支持 AM 生產部件認證的路徑，以及未來建立更精確的材料特性和測試方法規范.

對于團隊項目，O&G 操作員選擇了一個常用的節流閥籠。該部件制造時帶有用于端口的簡單槽孔，由于高壓降操作中的閥芯腐蝕，這些槽孔可能會出現振動和損壞問題。

從創建這個遺留部件到今天，流量控制行業已經發生了很大的變化。其發展的一個步驟是 IMI Critical 的技術 DRAG®，它由一系列離散的多級流路組成，可以更好地控制流體速度并防止振動和修剪侵蝕問題。多年來一直生產金屬 AM 組件的 IMI Critical 看到了一個商機，不僅可以按需更換零件，還可以通過 DRAG 提高其性能。該項目的下一步是評估基于 Inconel 718 的 AM 新設計。

Freitas 說：“Velo3D 對我們的籠罩設計的早期審查就如何提高竣工 AM 零件和最終的后處理加工零件的質量提出了寶貴的建議?！?/P>

準備

隨著零件的 CAD 設計完成，現在是轉向增材制造的時候了。Velo3D 的 Flow 制造準備軟件會自動響應零件的幾何形狀，而無需開發任何復雜的零件特定參數。Flow 通過應用一組基于設計的原生 CAD 幾何圖形和用戶定義的與重要表面相關的輸入的通用配方來實現這一點。這允許設計工程師首先專注于他們所需的最終部件功能，而無需進行復雜的預構建參數操作。

設計人員還可以使用該軟件應用和測試不同的表面精煉子工藝，以選擇最佳的一種。這不僅導致快速過渡到項目的第一篇文章部分，而且還創建了一個標準化框架，據說可以進一步簡化未來構建的設置，以滿足 IMI Critical 的特定表面光潔度和流動特性要求。

“Flow 大大減少了從 CAD 到打印文件的初始設置時間，”Velo3D 能源解決方案總監 Zach Walton 表示，他與 IMI Critical 密切合作該項目。“這為設計和制造工程師提供了更輕松、更有效地實施金屬 AM 打印的能力。同時，我們的系統能夠在任何 Velo Sapphire 機器上打印相同的構建文件，無論它位于世界何處或由誰操作，這對 O&G 運營商的數字庫存和直接更換零件的愿景非常有吸引力?！?/P>

任何地方的質量控制和再現性

在項目期間考慮到 API20S 要求，Velo3D 的內部質量控制軟件 Assure 提供的自動化非常有益。

Walton 說：“在構建之前一鍵校準后，Assure 會逐層編譯該數據以及在構建過程中收集的大量信息，然后自動生成包含重要信息的構建報告?！?/P>

“原始數據和高度圖圖像對于評估和評估零件的關鍵區域以供未來生產也很有用，”他繼續說道?！芭c Flow 預打印軟件結合使用，這允許在任何 VELO3D 系統上打印相同的打印文件，無論是誰操作它或它在世界的哪個地方——具有相同的預期最終部件質量。先進 AM 的這些功能現在可以實現數字倉儲和按需更換零件。”

（頂部）Velo3D 藍寶石金屬增材制造機內部的實際逐層構建照片：（A，左）重涂后的粉末床和（B，右）激光后的粉末床。（下）單層高度圖軟件圖像顯示（C，左）重涂后的粉末床，確保激光表面均勻，（D，右）激光后的粉末床，為下一次重涂提供部件性能和安全環境的觀察（圖片 Velo3D）
隨著 O&G 運營開始利用金屬 AM 來更換或改進遺留零件，這些知識為開發更強大的供應鏈提供了切實的支持。

“現在我們可以幫助我們的客戶減少庫存需求，同時提供機會來優化關鍵過程控制組件的功能特性和材料，”Freitas 補充道?！斑@使油氣運營商能夠將注意力從維修和零部件供應鏈問題上轉移，專注于提高工廠可靠性和控制成本?！?/P>

兩個 First Article 節流閥組件在 Knust Godwin 工廠成功增材制造。從那里，閥門與 API20S 測試樣本一起從構建板上移除。然后將閥門加工至最終成品，同時根據 API20S 對樣品進行測試，這表明符合 IMI Critical 的材料規范。

這些閥門隨后在 IMI Critical 進行了流量測試，然后再交付給 O&G 運營商用于即將進行的現場試驗。

Freitas 表示：“這是第一個使用 Velo3D 技術生產的生產閥門，流量測試結果深刻證明了 Flow 軟件提供的通用過程的一致性?！?/P>

IMI Critical 報告說，其傳統 OEM 無法再取代老化設計的運營商對 AM 和 DRAG 等技術越來越開放——但他們也要求盡快獲得這些新零件。

“這就是 AM 可以顯著改變畫面的地方，”沃爾頓補充道?！巴ㄟ^使用它在比傳統制造方法更短的時間內交付 DRAG 優化的零件，IMI Critical 可以為其客戶提供明顯更短的交貨時間和大大簡化的供應鏈?！?/P>

初步測試和分析已被認為是成功的，這些版本正在運輸中，由油氣運營商在現場運行。生產構建目前正在進行中，利用在第一條構建期間建立的制造計劃。還將進行額外的現場測試以收集更多的運營數據。結果將是生產就緒的組件，符合當前的 API20S 草案目標，將在運營商的一個站點進行實際現場試驗。

下一步

在現場安裝和測試新的節流閥籠之后，將發布和展示結果。展望未來，IMI Critical 打算進一步實施 Velo3D 的技術，以制造額外的調整閥和其他類型的組件。

“金屬增材制造能夠在比傳統供應鏈短得多的時間內從堅固的金屬合金中交付高度定制的零件，這是我們一段時間以來一直為客戶提供的好處。Velo3D 下一代技術的獨特能力將使我們能夠最大程度地減少對添加劑產品的重新設計，同時還可以減少與傳統金屬添加劑系統在構建設置、維護和供應鏈可擴展性方面相關的障礙，”Freitas 說。

由于 Velo3D 能夠以遠低于 45° 的角度（在 IMI Critical 的 DRAG 技術的情況下，甚至可以降至零）制造內部通道和懸垂物，IMI Critical 自己的設計探索工作可能會為使用高級 AM 帶來更多優勢。這有望增強 DRAG 的應用，以優化傳統設計并簡化工作流程。

IMI Critical 還計劃將 Velo3D 的 XC AM 系統的更大構建平臺用于更大尺寸的流量控制元件，或更大體積的更小流量控制元件。

Freitas 總結道：“我們期待繼續與 VELO3D 合作，為 O&G 生產更多組件，并利用他們的大尺寸產能為石油和天然氣和化石能源市場制造非常大的閥門組件?！?/P>