US-Marine erhält 3D-gedruckte Titanpumpen

Der Titanentwickler IperionX ist eine Partnerschaft mit dem US-amerikanischen Zentrifugalpumpenhersteller Carver Pump eingegangen, um Pumpenkomponenten aus Titan für die US-Marine herzustellen.

Carver ist ein spezialisierter amerikanischer Konstrukteur und Hersteller von Hochleistungskreiselpumpen, die in den letzten 60 Jahren in allen großen Schiffbauprogrammen der US Navy eingesetzt wurden. Die U.S. Navy schätzt Titanpumpen wegen ihrer außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit, und sie werden in einer Vielzahl von Marineanwendungen eingesetzt, darunter Brandbekämpfung, Seewasserkühlung, Seewasser für den Hauptantrieb, Bilge und Entsalzung.

In den USA gibt es keine einheimischen Kapazitäten für die Herstellung der großen Titangussteile, die für Hochleistungs-Kreiselpumpen benötigt werden. Dies hat zu langen Vorlaufzeiten für neue Pumpenkomponenten geführt, die von einer ausländisch kontrollierten Lieferkette bezogen werden, die das teure und kohlenstoffintensive Titanmetall nutzt. Die kostengünstigeren, kohlenstoffärmeren US-Titanpulver von IperionX können zur additiven Fertigung dieser speziellen Titanpumpenteile verwendet werden. Dies gibt der US-Marine die Möglichkeit, die Vorlaufzeiten für kritische Teile erheblich zu verkürzen, die Verfügbarkeit der Ausrüstung zu erhöhen und eine kritische US-Titanmetall-Lieferkette nachhaltig zu verlagern.

Das Naval Sea Systems Command (NAVSEA”) der US-Marine hat additive Fertigungsverfahren für über 500 zugelassene Teile entwickelt, die in US-Schiffen und U-Booten verwendet werden. Der Gouverneur von Virginia und die U.S. Navy beschleunigen ihre Bemühungen um die Ausweitung der additiven Fertigung und haben vor kurzem das ‘Additive Manufacturing Center of Excellence’ in Danville, VA, eröffnet, das nur 25 Meilen vom Standort der neuen Titanium Demonstration Facility von IperionX in South Boston, VA, entfernt ist.

Glenn Youngkin, Gouverneur von Virginia, sagte: “In nur vier Monaten haben wir dynamische Fortschritte von IperionX gesehen. Wir freuen uns auf das anhaltende Wachstum und den Erfolg von IperionX, da das Unternehmen weiterhin Synergien mit Carver Pump und der US-Marine entwickelt und dabei zu 100 % recycelten Titanschrott als Ausgangsmaterial verwendet, der bald in Halifax County produziert wird. Damit wird Virginia zum Vorreiter bei der Bereitstellung eines kritischen Materials, das für unsere fortschrittlichen Industrien unerlässlich ist, einschließlich derjenigen, die gleich die Straße hinunter im Additive Manufacturing Center of Excellence der U.S. Navy ausgestellt werden.”

Hochleistungspumpen erfordern Hochleistungsmaterialien

Die U.S. Navy schätzt Titan-Kreiselpumpen wegen ihrer außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit, Leistung und Langlebigkeit in anspruchsvollen Marineanwendungen. Diese Pumpen sind für die Brandbekämpfung, die Seewasserkühlung, die Radar- und Elektronikkühlung, das Seewasser des Hauptantriebs, die Bilge und die Entsalzung von entscheidender Bedeutung.

Hochleistungspumpenteile aus Titan werden meist im Titangussverfahren hergestellt, einer sehr kostspieligen Herstellungsmethode, die aufgrund zweier Schlüsselfaktoren erhebliche Probleme aufwerfen kann: dem hohen Schmelzpunkt von Titan (1.670 °C) und der hohen Reaktivität mit Sauerstoff. Um eine unerwünschte Reaktivität zu vermeiden, ist daher das spezielle Vakuumschmelzen von Titan und das anschließende Gießen in speziell entwickelte Keramikformen erforderlich.

Die USA verfügen nur über begrenzte inländische Produktionskapazitäten für primäres Titanmetall (Titanschwamm) und sind nach der Schließung des Kroll-Titanwerks von Timet in Nevada im Jahr 2020 weitgehend auf Einfuhren angewiesen. Die weltweite Lieferkette für Titan ist stark konzentriert und wird von China und Russland beherrscht, die inzwischen über 70 % der weltweiten Metallproduktionskapazität kontrollieren.

Angesichts der fehlenden inländischen Titanproduktionskapazitäten und der Tatsache, dass die USA keinen Titanschwamm mehr im National Defense Stockpile vorhalten, sind die nachgelagerten Titanproduzenten, einschließlich der Hersteller von Waren wie Barren, Knüppel, Bleche, Coils und Rohre, fast vollständig von ausländischen Titanquellen abhängig.

Die patentierten Technologien von IperionX bieten einen Weg zu kostengünstigeren, kohlenstoffärmeren, in den USA hergestellten Titankomponenten für eine Reihe wichtiger Industriezweige wie Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Automobil und Unterhaltungselektronik. Mit diesen patentierten Titan-Technologien kann minderwertiger, sauerstoffreicher und nicht spezifikationsgerechter Titanschrott in Titanmetall umgewandelt werden, das die Industriestandards erfüllt oder übertrifft.

IperionX produziert derzeit in seiner Titanproduktions-Pilotanlage in Utah hochwertige Titanmetallpulver aus 100 % recycelten Titanrohstoffen für die Kundenqualifikation. Diese Titanproduktionsanlage hat eine Verarbeitungsausbeute von nahezu 100 % aus minderwertigem Schrott erreicht, ohne dass eine Mischung mit hochwertigem primären Titanmetall erforderlich ist.

IperionX wird eine kritische US-Titanlieferkette verlagern

IperionX hat erfolgreich mit der US-Marine Gespräche geführt, um die Pläne des Unternehmens zur nachhaltigen Verlagerung der US-Titanlieferkette zu erläutern, die darauf abzielen, die Vorlaufzeiten für kritische Titankomponenten zu verkürzen, die Kosten zu senken und die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren.

An diesen Gesprächen waren auch hochrangige Führungskräfte der NAVSEA der US-Marine beteiligt, darunter das Büro des Chefingenieurs für Schiffsdesign, Integration und Schiffstechnik, die Shipbuilding Industrial Base Task Force und das Program Executive Office – Strategic Submarines. IperionX hat auch Gespräche mit der U.S. Defense Logistics Agency Strategic Materials Agency über das Potenzial des Recyclings von Titanschrottbeständen für die Verwendung in der gesamten Verteidigungsindustrie geführt.

Darüber hinaus arbeitet IperionX mit dem Naval Air Systems Command zusammen, um flugkritische 3D-gedruckte Titankomponenten für Navy-Flugzeuge herzustellen. Diese Gespräche bauen auf dem erfolgreichen Gewinn des Titan-Recycling-Wettbewerbs des U.S. Air Force Research Laboratory durch IperionX auf und unterstreichen die Bedeutung der nachhaltigen Wiederherstellung einer US-Titan-Lieferkette für die heimische und verbündete Verteidigungsindustrie.

Die NAVSEA der US-Marine hat öffentlich erklärt, dass sie technische Standards für additiv hergestellte Komponenten entwickeln will, um die Einsatzbereitschaft zu erhöhen. Diese zielen darauf ab, veraltete Komponenten mit langer Vorlaufzeit herzustellen und die Verteidigungsfähigkeiten durch die Herstellung einzigartiger Komponentendesigns zu verbessern, die sonst nicht möglich wären. Wichtig ist, dass die derzeitige Vorlaufzeit für große, spezialisierte Titan-Gussteile etwa 1 bis 2 Jahre beträgt, verglichen mit nur 1 bis 3 Monaten bei der Herstellung mit Titanpulvern durch additive Fertigung. Mit den patentierten Technologien von IperionX können ausgediente Titankomponenten zu hochwertigem Titanmetall recycelt werden, das dann innerhalb kurzer Zeit zu neuen einsatzkritischen Titanteilen verarbeitet werden kann.

Andrew Carver, CEO von Carver, sagte: “Wir freuen uns, mit IperionX zusammenzuarbeiten, um die Einführung von 100 % recyceltem Titan aus heimischen Quellen in die Lieferkette der US-Marine zu unterstützen. In Verbindung mit den Vorteilen der additiven Fertigung bietet die Partnerschaft ein erhebliches Potenzial für die Navy-Operationen durch die schnelle Herstellung komplexer, einsatzkritischer Titanteile, die eine potenzielle Verkürzung der Vorlaufzeiten und eine höhere Verfügbarkeit der Ausrüstung ermöglichen. Wir sehen diese Partnerschaft als den ersten Schritt in einer größeren Beziehung, die sich sowohl auf Überwasserschiffe der Marine als auch auf neue Teile für andere Marineanwendungen konzentriert.”

Anastasios (Taso) Arima, CEO von IperionX, sagte: “Unsere Partnerschaft mit Carver ist ein weiterer wichtiger Meilenstein für die rasche Kommerzialisierung der bahnbrechenden Titantechnologien von IperionX. Diese patentierten Technologien ermöglichen ein effizientes Recycling von heimischem Titanschrott zu geringeren Kosten als bei bestehenden Verfahren, und dieses hochwertige Titanmetall kann für eine Reihe von Fertigungstechnologien, einschließlich der additiven Fertigung, verwendet werden. Wir freuen uns auf eine enge Zusammenarbeit mit Carver, um schnell Prototypen von Titankomponenten für eine breite Palette von Kreiselpumpenanwendungen in Plattformen der US-Marine zu entwickeln und einzusetzen.”

Mehr über IperionX finden Sie hier, und mehr über Carver Pump finden Sie hier.