我国石油企业使用一迈智能CF-PEEK 3D打印解决制造难题

20世纪90年代，国际上定向钻井技术取得重大突破，旋转导向钻井技术从此面世，又称“贪吃蛇”钻井技术，其具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点，被认为是现代导向钻井技术的发展方向，但此时该项技术被国外垄断，中国尚未突破。

2015年，中国自主研发的旋转导向系统和随钻测井系统联袂在渤海完成钻井作业，中国首次在这两个技术领域打破了国际垄断，成为全球第二个同时拥有这两项技术的国家，中国海洋石油总公司也成为全球第四、国内第一个同时拥有这两项技术的企业。

在旋转导向系统中，用于导向钻井中钻井设备之间相对旋转情况下稳定供电的旋转变压器是非常重要的一个部件。为了保证旋转变压器在地下的高温高压环境中能够稳定工作并且满足轻量化，制造商需要使用非金属高性能材料来制作这个旋转变压器的外壳。在选择3D打印之前，使用PEEK棒材进行减材加工，造成90%的材料及成本浪费，让制造商苦不堪言。

该专利打破美国哈里伯顿、贝克休斯等公司的垄断

制造商在2022年初找到一迈智能，希望能够通过3D打印的制造方式得到高强度、耐高低温以及耐高压的轻量化旋转变压器外壳。经过技术评估以及成本分析，最终选定高温3D打印机MAGIC-HT-M打印CF-PEEK碳纤增强材料来生产旋转变压器外壳。

一迈智能高温3D打印机MAGIC-HT-M

MAGIC-HT-M是专门为高性能工程材料设计的高温3D打印机，拥有最高450°C的打印温度，最高150°C的热床温度和最高90°C的内胆温度，能够支持市场上的大多数材料，一个模块化且高耐磨的挤出头，让碳纤维PEEK的打印变得简单。

碳纤维复合材料CF-PEEK

CF-PEEK是一种碳纤维增强的聚醚醚酮线材。它具有优异的耐化学性、机械性能和热性能。CF-PEEK 具有10%的短切碳纤维含量，具有PEEK的所有优点，并且比PEEK更轻以及更耐磨，具有更好的层间附着力和更好的耐温性。CF-PEEK被认为是世界上性能最好的功能材料之一，被允许在恶劣的环境中使用。

2022年7月， 带有一迈3D打印CF-PEEK外壳的旋转变压器在内蒙古巴彦淖尔进行下地钻井测试。经过反复对比测试验证，得出该外壳完全满足地下钻井要求。

一迈3D打印的CF-PEEK旋转变压器外壳

据3D打印技术参考了解，纤维增强复合材料在包括航空航天等在内的多个领域有重要应用。我国天问一号火星探测器上需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件，就是由纤维复合材料制成。这种材料相比低密度材料强度更高，同时兼顾了耐烧蚀和承载能力。空客公司则在使用3D打印开发代替钛合金的纤维+热塑性塑料高强复合材料支架（点击）。

PEEK作为一种高性能聚合物，具有独特的耐化学性、耐磨、耐疲劳等机械性能组合，可在一定范围内作为金属零部件的替代品，被广泛应用于航空航天、汽车、能源、医疗健康等多个行业。碳纤维增强PEEK的性能进一步提高，多用于航空航天、石油管道等。在复合材料中，基体具有优异的力学性能、热性能、耐化学腐蚀性；增强纤维主要决定复合材料的机械性能。

一迈智能3D打印的碳纤维增强PEEK产品

当前，熔融挤出是PEEK材料最成熟的3D打印工艺，并在多个领域获得实际应用。基于个性化制造和自由制造的特点，3D打印可直接制造最终用途零件，这对于节省材料、降低制造成本、提高制造效率具有巨大优势。

客户杨先生表示，“使用3D打印的方式生产碳纤维增强的PEEK旋转变压器外壳，比我们使用减材加工会降低至少50%成本。”