Indische Marine 3D-druckt Ersatzteile für Schiffe

Die indische Marine ist eine Partnerschaft mit dem indischen 3D-Druck-Dienstleister think3D eingegangen, um bei der On-Demand-Produktion von Ersatzteilen mit 3D-Druck zu helfen.

Die Verfügbarkeit von Ersatzteilen war für die indische Marine aufgrund der Verwendung alter, importierter Maschinen ein immer wiederkehrendes Problem. Mit think3D wurde daher der Plan entwickelt Ersatzteile mit 3D-Druck herzustellen. In den ersten erfolgreichen Tests hat der Dienstleister der Marine gedruckte Objekte zur Verfügung gestellt. In einer Fallstudie hebt das Unternehmen den Austausch von Kreiselpumpen-Laufrad hervor.

Die Schwierigkeit der Beschaffung von Ersatzteilen für alte Maschinen

Ein großer Teil der auf den Schiffen der Marine vorhandenen Maschinen ist sehr alt und wird aus anderen Ländern importiert. Daher kann die Beschaffung von Ersatzteilen für diese Maschinen ein langwieriger Prozess sein. Bis zum Erhalt der gewünschten Teile kann es zu erheblichen Verzögerungen kommen. Dies kann sich für die Marine als kostspielig erweisen, da sie ihre Maschinen im Leerlauf hält. Ein Beispiel hierfür ist der seit langem bestehende Bedarf der Marine an einem schnellen Austausch von Kreiselpumpen-Laufräder an Bord ihrer Schiffe.

Das Laufrad ist ein rotierendes Bauteil einer Kreiselpumpe. Es ist für die Energieübertragung vom Motor auf die zu pumpende Flüssigkeit verantwortlich, indem es die Flüssigkeit vom Rotationszentrum aus nach außen beschleunigt. Auf Schiffen wird es zur Einfuhr von Meerwasser in Schiffssektionen für den regulären Wasserbedarf verwendet. Laufräder gibt es oft in verschiedenen Formen und Größen, je nach der Menge der zu pumpenden Flüssigkeit. Sie müssen sich bei hohen Geschwindigkeiten über lange Zeiträume hinweg drehen.

Ausfälle dieser Laufräder sind problematisch für die Marine. Das Sandguss-Herstellungsverfahren dauert für die Teile um die 3 Monate und verursachte dadurch lange Verzögerungen. Auf der Suche nach einem alternativen Herstellungsverfahren, bei dem diese Laufräder schnell und zu geringeren Kosten produziert werden können, erkannte die indische Marine den 3D-Druck als mögliche Lösung und wandte sich an think3D.

Nach der Kontaktaufnahme durch die indische Marine besuchte das think3D-Team die Schiffe, um das Problem im Detail zu verstehen und Daten zu den Laufrädern zu sammeln, einschließlich der erforderlichen Materialeigenschaften und Umgebungsbedingungen. In einem ersten Schritt wurde das Laufrad in 3D gescannt und das Design durch Reverse Engineering nachgebildet. Dies wurde mit einem EinScan Pro+ 3D-Scanner und CREO durchgeführt, um auf der Grundlage der gescannten Daten das CAD-Modell zu erstellen. Mithilfe der Software ANSYS untersuchte think3D dann, welches Material und welches 3D-Druckverfahren für die Anwendung vorteilhaft wäre. Verschiedene Materialien wie Nylon-Verbundwerkstoffe, glasgefülltes Nylon, PA12 und andere reguläre Kunststoffe wurden auf ihre Eignung getestet.

Günstiger und schneller

Eine wichtige Anforderung an das Material des Laufrads war sein Dämpfungsvermögen, das sich auf seine Fähigkeit bezieht, Schwingungsenergie in andere Energieformen umzuwandeln, ohne dass das Teil auseinander bricht. Außerdem musste das Teil genügend Elastizität besitzen, um den Schwingungen ebenfalls standzuhalten. Dies schloss verschiedene Materialien mit hoher Festigkeit aus, da sie sehr spröde waren. Nach einigen Tests konnte think3D ein Material mit guten Dämpfungseigenschaften und Elastizität identifizieren. Um welches Material es sich genau handelt, gab das Unternehmen nicht bekannt.

Gedruckt wurde das Modell mit der Multi Jet Fusion-Technologie von HP. Anschließend wurde es CNC-bearbeitet, wobei Metallbuchsen eingesetzt wurden, um eine Schnittstelle zwischen Metallstab und Kunststoffkomponente zu schaffen, die für die Drehung des Laufrads erforderlich ist. Nach einem Test an Bord des Schiffes zeigte der Impeller für die gewünschte Anzahl von Stunden eine ausreichende Leistung. Die Herstellung des Teils dauerte statt 3 Monate mit 3D-Druck nur 2 Tage. Ebenso konnte laut think3D die Kosten bei der Produktion um 40% gesenkt werden. Auch das Gewicht des 3D-gedruckten Laufrads war mit 1 kg geringer als bei traditionell hergestellten Laufrädern, die zwischen 8 kg und 9 kg wiegen.

Mit der erfolgreichen Fertigstellung des 3D-gedruckten Laufrads hat sich think3D nun zum Ziel gesetzt, ein digitales Repository von Laufrädern für die indische Marine aufzubauen. Sobald das Repository aufgebaut ist, hat sich das Unternehmen verpflichtet, die benötigten Laufräder auf Anfrage in 3D zu drucken, um sie an die Marine zu liefern.