Manifattura additiva come alternativa complementare, non sostitutiva: è questo il filo conduttore del workshop SPE tenutosi nella sede ENI di San Donato Milanese, in cui AIDRO, Galperti Engineering and Flow Control e Pelagus 3D hanno presentato casi applicativi concreti che dimostrano come questa tecnologia stia già generando valore nella supply chain energetica e Oil&Gas, tra riduzione dei lead time, qualificazione al massimo livello di criticità e gestione intelligente dei legacy asset.
Il workshop dal titolo “Exploiting Additive Manufacturing to enhance Energy Value Chain” organizzato dalla sezione italiana di SPE (Society of Petroleum Engineers) e VALVECampus, e tenutosi nella sede di San Donato Milanese (MI) di ENI, ha riunito attorno allo stesso tavolo alcuni dei protagonisti più attivi nel campo della manifattura additiva applicata all’industria energetica e Oil&Gas: AIDRO, Galperti Engineering e Pelagus 3D. Un confronto concreto, ricco di casi applicativi reali, che ha fotografato lo stato dell’arte di una tecnologia ancora in evoluzione normativa ma già capace di generare valore tangibile lungo tutta la supply chain.
Una tecnologia alternativa, non sostitutiva
Il filo conduttore dell’incontro è stato chiaro fin dall’apertura: la manifattura additiva non va vista come una tecnologia rivoluzionaria che sostituisce i metodi tradizionali, ma come un’alternativa complementare, da integrare nelle supply chain esistenti per gestire volumi bassi, parti speciali e situazioni di emergenza. Una visione condivisa da tutti i relatori, che hanno portato esempi concreti di come questa tecnologia stia già cambiando approcci e processi nel settore.
Valeria Tirelli, CEO di AIDRO e Ambassador di Women in 3D Printing, ha aperto i lavori ricordando come la sua azienda – specializzata in idraulica e fluid management, fondata dal padre più di quarant’anni fa – abbia introdotto la manifattura additiva come evoluzione naturale della propria offerta. “Alcuni anni fa abbiamo scoperto l’additive manufacturing. Venivamo da un settore molto conservativo, quello della produzione di valvole. Avevamo problemi e idee che non trovavano soluzione con la manifattura convenzionale, così abbiamo deciso di esplorare questa nuova tecnologia”, ha raccontato Tirelli.
La valutazione iniziale, condotta anche con il supporto del Politecnico di Milano, ha confermato ottime proprietà meccaniche e resistenza alla fatica. “L’investimento principale, per noi, è stato sulla mentalità: cambiare l’approccio dei nostri progettisti, insegnargli a pensare in modo diverso. Questa tecnologia richiede una mente aperta”, ha proseguito Tirelli.
Il manifold idraulico per applicazioni sottomarine: 80% di riduzione del peso
Tra i casi applicativi presentati da AIDRO, spicca il progetto di un manifold idraulico destinato a un’applicazione sottomarina, particolarmente critica sia per le condizioni ambientali che per i requisiti di sicurezza. L’obiettivo primario era la riduzione del peso, e i risultati hanno superato le aspettative: il componente realizzato con manifattura additiva ha raggiunto una riduzione dell’80% rispetto al manifold originale, mantenendo tutte le caratteristiche funzionali e strutturali richieste.
“Con la manifattura additiva, l’approccio al design è completamente diverso: si aggiunge il materiale solo dove è necessario, non si parte da un blocco per rimuovere il superfluo come nei metodi sottrattivi”, ha spiegato Tirelli. Il componente è stato realizzato in acciaio inossidabile 316L tramite tecnologia laser powder bed fusion, preceduta da un’approfondita analisi FEA per la validazione strutturale. La fase di post-processing – in particolare la lavorazione CNC per filetti e tolleranze precise – è stata integrata fin dalla fase di design, progettando una struttura autoportante che minimizzasse la necessità di supporti esterni.
Qualificazione al massimo livello di criticità
Un aspetto cruciale del lavoro di AIDRO riguarda il percorso di qualificazione dei componenti, indispensabile per operare in settori ad alta criticità come l’Oil&Gas e l’aerospaziale. L’azienda ha scelto di seguire le linee guida DNV, strutturando un processo articolato in quattro fasi: qualificazione della facility (persone, macchine, materiali e procedure), qualificazione del processo di stampa, qualificazione della build e infine qualificazione del singolo componente.
Nel 2023, AIDRO ha ottenuto la certificazione al livello IMC3 – il massimo livello di criticità previsto per la manifattura additiva di componenti metallici – diventando la prima azienda qualificata a questo livello. I materiali certificati includono acciaio inossidabile 316L e Inconel, con una validità del certificato di cinque anni. Ivan Arata, R&D Manager di Galperti Engineering and Flow Control, ha sottolineato anche l’impatto ambientale positivo della tecnologia: “Uno studio condotto da noi e AIDRO insieme al Politecnico di Milano ha dimostrato che la manifattura additiva ha un’impronta di carbonio inferiore rispetto ai metodi di produzione convenzionali. È un altro buon motivo per guardare a questa tecnologia con interesse”.
La sfida delle valvole monoflange
Ivan Arata e Isaia Bettega, entrambi di Galperti Engineering and Flow Control, hanno presentato un caso applicativo già in produzione commerciale: le valvole monoflange realizzate in collaborazione con Woodside Energy, con certificazione API 20S al livello di qualità 1+. Un progetto nato tre anni fa con l’obiettivo di trasformare il potenziale teorico della manifattura additiva in una soluzione concreta per l’industria.
“Il nostro focus principale per la manifattura additiva è la produzione on-demand e la riduzione dei lead time – ha spiegato Ivan Arata – Con la manifattura additiva, stampiamo un componente forgiato in un solo giorno. Con i metodi tradizionali, lo stesso pezzo richiede due mesi, se va bene”. La chiave del progetto Woodside è stata la selezione del materiale: la scelta è caduta sull’Alloy 625 (Inconel 625), un sostituto universale compatibile con praticamente tutti gli altri materiali e, soprattutto, presente nell’elenco ASME, condizione indispensabile per poter produrre componenti in pressione secondo le normative vigenti. “La conformità normativa è uno degli aspetti più importanti per il successo a lungo termine di questi progetti – ha sottolineato Arata – Tutti i componenti della catena devono andare nella stessa direzione”.
I risultati meccanici hanno superato ampiamente i requisiti minimi: il valore di yield ottenuto è di 650 MPa, contro un requisito minimo ASTM di 440 MPa per il materiale forgiato. I test di corrosione ASTM G28, G38 e NACE TM0177 sono stati superati, e la certificazione API 20S al livello 1+ garantisce la conformità agli standard più stringenti dell’industria oil & gas. “Abbiamo deciso di alzare l’asticella dei requisiti minimi, ad esempio fissando lo yield minimo a 500 Mpa, per aumentare il livello di fiducia del cliente e il fattore di sicurezza del prodotto”, ha aggiunto Isaia Bettega, R&D Engineer.
Un ulteriore vantaggio emerso in produzione è la flessibilità della piattaforma di stampa: su una stessa build plate è possibile produrre simultaneamente monoflange di taglie e classi diverse. “Se domani ricevo un’offerta per tre taglie diverse di monoflange e dopodomani altre due, posso configurare la piattaforma, lanciare la stampa e in un colpo solo ho cinque taglie diverse. Con i metodi tradizionali significherebbe setup differenti, utensili diversi, tempi moltiplicati”, ha illustrato Bettega.
L’inventario digitale come soluzione per i legacy asset
Bjørn Madsen, Chief Commercial Officer di Pelagus 3D (joint venture tra ThyssenKrupp e Wilhelmsen) ha infine affrontato uno dei temi più strategici del workshop: la gestione del legacy portfolio e l’estensione della vita degli asset industriali attraverso la manifattura on-demand.
“Possiamo dire che circa la metà delle FPSO in esercizio oggi ha più di trent’anni. La life extension è una delle priorità strategiche principali per gli operatori di tutto il mondo”, ha esordito Bjørn Madsen. Il problema è noto: i componenti per asset datati non sono più disponibili a magazzino, i lead time per produrli arrivano a sei-diciotto mesi, e il costo di tenere scorte fisiche, stimato tra il quindici e il venti percento del valore dell’inventario, è spesso insostenibile.
Pelagus 3D risponde con un modello di supply chain on-demand basato sull’inventario digitale: le parti vengono identificate, validate e archiviate in formato digitale, pronte per essere prodotte quando necessario. I risultati presentati da Madsen sono concreti: in un caso, il lead time è stato ridotto da novanta a ventun giorni mantenendo un prezzo competitivo rispetto alla soluzione tradizionale. In un altro caso, con l’utilizzo del rapid casting (stampa 3D dello stampo e fusione convenzionale) la riduzione dei costi è stata del 70% e quella del lead time del 90%, evitando la realizzazione di un pattern da 10.000-15.000 dollari, che avrebbe richiesto circa sei mesi tra produzione del pattern e fusione finale.
“Il legacy portfolio è una sfida in crescita. Non è una questione di ‘se accadrà’, ma di come affrontarla – ha concluso Madssen – L’inventario digitale e la produzione on-demand sono la risposta intelligente per mantenere questi componenti disponibili senza dover immobilizzare risorse in scorte fisiche”.
Le sfide ancora aperte
Il workshop non ha nascosto le difficoltà che ancora caratterizzano l’adozione della manifattura additiva su scala industriale. La compliance normativa è ancora in evoluzione, con standard e linee guida, come quelle IOGP attese per aprile, che non coprono ancora tutte le casistiche. La pressione sui prezzi è una realtà quotidiana. “I clienti non sono disposti a pagare dieci volte di più”, ha ammesso Arata. La selezione dei materiali certificati, inoltre, è ancora limitata a quattro-cinque opzioni principali, e il processo di stampa rimane lungo, fino a ventiquattro ore per un singolo componente complesso.
Eppure, i casi presentati dimostrano che quando le condizioni sono giuste (parti speciali, volumi bassi, legacy portfolio, applicazioni critiche) la manifattura additiva offre un valore competitivo difficilmente replicabile con i metodi tradizionali. La strada è tracciata: non una tecnologia alternativa tout court, ma uno strumento preciso da integrare con intelligenza nella supply chain industriale del futuro.
