A fabricação aditiva para aplicações offshore produz componentes diretamente a partir de modelos digitais, utilizando processos de fabrico camada a camada para peças de baixo volume, geometrias complexas, reparações e componentes de substituição. A impressão 3D offshore pode ser utilizada para válvulas, bombas, coletores, permutadores de calor, caixas subaquáticas, componentes de ROV e AUV, equipamento de energias renováveis e ferramentas especializadas.
Esta página apresenta empresas líderes na fabricação aditiva offshore, que suportam processos como a fusão em leito de pó, a deposição por energia direcionada, a fabricação aditiva por arco com fio, a injeção de ligante e a fabricação aditiva com polímeros.
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A fabricação aditiva para aplicações offshore permite que os componentes sejam produzidos diretamente a partir de modelos digitais, através da construção de material em camadas sucessivas. Para os operadores offshore e fabricantes de equipamento, a Fabricação Aditiva (AM) reveste-se de particular relevância no que diz respeito a geometrias complexas, produção de baixo volume, peças de substituição, reparação de componentes e situações em que a fabricação convencional implica longos prazos de produção de ferramentas ou da cadeia de abastecimento.
A impressão 3D offshore deve, no entanto, satisfazer os mesmos requisitos de serviço exigentes que os processos de fabrico estabelecidos. A exposição à água do mar, as cargas cíclicas, a pressão, a temperatura, a erosão, os fluidos corrosivos e os requisitos de inspeção influenciam todos a adequação técnica da fabricação aditiva. Fatores específicos da AM, tais como porosidade, falta de fusão, tensão residual, rugosidade superficial, anisotropia e orientação de construção, também podem afetar a fadiga, a corrosão e o desempenho mecânico. Consequentemente, a adoção bem-sucedida depende do controlo de todo o processo de fabrico, em vez de tratar a impressão como uma etapa isolada da produção.
A produção de componentes offshore através da manufatura aditiva de qualidade requer controlo desde a definição digital original até à inspeção final.
A rastreabilidade entre estas fases é especialmente importante quando as peças se destinam a aplicações offshore que envolvam contenção de pressão, estruturas ou outras funções críticas, uma vez que a qualificação se aplica normalmente a uma combinação controlada de projeto, matéria-prima, equipamento, parâmetros de processo, orientação e pós-processamento.
A Fabricação Aditiva Offshore reveste-se de maior valor nos casos em que a complexidade geométrica, o baixo volume de produção, as necessidades de reparação ou as restrições logísticas proporcionam uma vantagem clara em relação à fabricação convencional.
Os processos aditivos permitem fabricar impulsores, componentes de válvulas, coletores e passagens de fluidos com geometria interna complexa. Os projetistas também podem consolidar conjuntos ou otimizar percursos de fluxo, embora as superfícies de vedação e outras interfaces de precisão exijam, normalmente, uma maquinação final.
A fabricação aditiva permite produzir permutadores de calor compactos com canais internos intrincados, difíceis de criar através de métodos de fabrico convencionais. A qualificação deve ter em conta a integridade à pressão, a inspecionabilidade, a acumulação de resíduos, a corrosão e a capacidade de limpar ou manter as passagens internas, particularmente nos casos em que as técnicas de inspeção convencionais têm acesso limitado.
As ferramentas especializadas são frequentemente produzidas em quantidades relativamente pequenas e podem exigir uma geometria adaptada a uma operação específica. A FA pode permitir a produção rápida e a iteração do projeto, sem deixar de exigir a devida qualificação mecânica, de fadiga, ambiental e funcional.
As aplicações da fabrico aditivo submarino incluem caixas de instrumentos, suportes, acessórios estruturais, suportes de sensores e componentes para Veículos Operados à Distância (ROVs) e Veículos Subaquáticos Autónomos (AUVs). A redução de peso e a consolidação de peças podem ser benéficas, mas a pressão hidrostática, a compatibilidade galvânica, a resistência à fadiga e a compatibilidade com a água do mar continuam a ser considerações centrais na conceção.
Os sistemas de energia renovável offshore podem recorrer à FA para peças mecânicas especializadas, ferramentas, caixas, componentes de substituição e equipamento específico de infraestruturas elétricas. O processo de fabrico deve ter em conta os requisitos de fadiga, corrosão, acessibilidade e manutenção da instalação específica.
A produção digital é particularmente atrativa para componentes descontinuados ou de difícil obtenção. A implementação da impressão 3D em alto mar ou junto a um ativo em funcionamento pode reduzir a dependência do inventário físico, desde que o projeto digital, o material aprovado, o sistema de produção e o processo de qualificação permaneçam sob controlo.
Não existe um único processo de FM adequado a todos os componentes offshore. O tamanho do componente, o material, as propriedades exigidas, o estado da superfície, o volume de produção, os requisitos de pós-processamento, a capacidade de inspeção e o percurso de certificação influenciam, todos eles, a seleção do processo.
A seleção do processo deve, por conseguinte, partir dos requisitos de funcionamento do componente, em vez das capacidades de uma impressora específica, tendo simultaneamente em conta o pós-processamento, a inspeção, o esforço de qualificação e o percurso total de fabrico.
A FA offshore utiliza uma vasta gama de metais e polímeros, mas o material impresso deve ser avaliado como o produto de uma matéria-prima específica, de uma máquina, de um conjunto de parâmetros, de uma orientação, de condições de construção e de um percurso de pós-processamento.
| Grupo de materiais | Considerações relativas à produção offshore |
| Aços inoxidáveis austeníticos | Úteis quando é necessária resistência geral à corrosão e características de fabrico comprovadas. |
| Aços inoxidáveis duplex e superduplex | Adequados para ambientes com cloretos, exigindo um controlo rigoroso da microestrutura, do equilíbrio de fases, do tratamento térmico e do processamento. |
| Ligas à base de níquel | Adequadas para ambientes exigentes em termos de corrosão, temperatura e fluidos de processo, desde que devidamente qualificadas. |
| Aços ao carbono e de baixa liga | Adequados para estruturas de maiores dimensões e componentes de engenharia geral, sujeitos a requisitos de proteção contra a corrosão e de funcionamento. |
| Ligas de titânio | Proporcionam elevada resistência específica e resistência à corrosão pela água do mar para componentes selecionados em que o peso é um fator determinante. |
| Ligas de alumínio | Úteis para certas caixas, estruturas e equipamentos leves, nos quais o desempenho específico da liga em termos de corrosão e fadiga é aceitável. |
| Ligas à base de cobre | Podem ser adequadas para aplicações marítimas e térmicas especializadas, dependendo da liga, do processo e do ambiente de funcionamento. |
| Polímeros de engenharia e compósitos poliméricos | Aplicáveis a caixas, ferramentas, condutas, tampas e outros componentes não metálicos, desde que a temperatura, a pressão, a exposição a produtos químicos e o envelhecimento sejam aceitáveis. |
A seleção de materiais deve ter em conta a exposição à água do mar, a compatibilidade galvânica, a fadiga, a temperatura, a erosão, a proteção catódica e os efeitos associados ao hidrogénio, condições de serviço ácido, quando aplicável, e o efeito do processo de AM e da via de pós-processamento nas propriedades resultantes do material.
As normas e os requisitos de classificação fornecem quadros de referência para o controlo dos processos de AM, dos materiais, do pessoal, da inspeção e da documentação de produção.
O percurso de qualificação aplicável depende, em última análise, da função do componente, da sua criticidade, do ambiente operacional, do processo de fabrico, dos requisitos contratuais e do regime regulamentar ou de classificação relevante. A qualificação do processo de FA não elimina, por si só, a necessidade de demonstrar que o componente acabado é adequado para o serviço a que se destina.
Para além da conceção de componentes, a manufatura aditiva pode alterar a forma como as organizações offshore gerem peças sobressalentes, dados de produção e capacidade de fabrico.
Os ficheiros digitais validados das peças podem reduzir a dependência do armazenamento físico de todas as peças sobressalentes de baixa procura. A produção continua a exigir controlo de configuração, para que a revisão de projeto, o material, os parâmetros de processo e a documentação de qualificação corretos permaneçam associados, mantendo-se a integridade dos ficheiros e o controlo de acesso ao longo de todo o fluxo de trabalho digital.
A FM distribuída pode aproximar a capacidade de fabrico das operações offshore, portos, estaleiros navais ou centros de assistência regionais. O seu valor depende da garantia de que instalações geograficamente separadas consigam reproduzir peças qualificadas de forma consistente. A produção offshore pode também exigir o controlo da humidade, vibração, movimento, qualidade da energia, ventilação e outras condições ambientais que afetam o equipamento e a matéria-prima.
A AM pode proporcionar uma via para substituir componentes cujas ferramentas, fornecedores ou linha de produção original já não existem. A engenharia reversa deve ser apoiada por informações suficientes de projeto e manutenção para estabelecer requisitos funcionais e de materiais, uma vez que a reprodução da geometria externa, por si só, não garante a equivalência ao componente original.
A manufatura aditiva complementa, em vez de substituir, a usinagem, a soldadura, a conformação e outros processos estabelecidos. A impressão «near-net-shape», seguida de usinagem de precisão, pode combinar flexibilidade geométrica com superfícies de vedação, furos, roscas e interfaces controladas.
Uma produção qualificada requer rastreabilidade ao longo das revisões de projeto, lotes de matéria-prima, configurações das máquinas, registos de fabrico, pós-processamento, inspeções, amostras de referência e resultados de ensaios. Um controlo de configuração digital robusto é, por conseguinte, fundamental para uma produção repetível de FA no estrangeiro.
Os pós metálicos, os fios e as matérias-primas poliméricas requerem armazenamento, identificação, manuseamento e controlo de contaminação adequados. Os sistemas à base de pó também exigem controlos apropriados para riscos de inalação, incêndio, poeira combustível e manuseamento. Para as organizações que estão a considerar a produção remota, manter equipamento qualificado, pessoal formado, capacidade de inspeção calibrada e matérias-primas controladas pode ser tão importante como ter acesso à própria impressora.
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