US-Marine repariert Bauteile mit 3D-Druck-Technologie

Das Naval Sea Systems Command (NAVSEA) hat den 3D-Drucker Markforged X7 Field Edition auf dem U-Boot USS New Hampshire (SSN 778) im Sommer 2022 installiert. Ein Bericht der Marine zeigt, dass der Drucker erfolgreich eingesetzt werden kann.

Der Drucker, ein Markforged X7 Field Edition, ist ein polymerbasiertes additives Fertigungssystem, das kohlenstofffaserverstärktes Nylon mit hoher Haltbarkeit drucken kann. Er wurde im Juli 2022 auf der USS New Hampshire installiert. Als additives Fertigungsprodukt unterstützt der 3D-Drucker die Matrosen bei der Aufrechterhaltung des Vorwärtseinsatzes, indem er es der Besatzung ermöglicht, unkonventionelle Reparaturen wie undichte Rohrleitungen und Gehäuse für neue Elektrik in Echtzeit vorzunehmen und so die Fähigkeit zur Selbstversorgung zu verbessern.

“3D-Drucker bieten die Möglichkeit für kreative Problemlösungen. Diese Geräte senken die Hürde für die Herstellung von Bauteilen und befähigen die Seeleute, ihre Reparaturen selbst in die Hand zu nehmen und über den Tellerrand hinauszuschauen”, sagte Kapitän Bennett Christman, der kommandierende Offizier der USS New Hampshire. “Erfindungsreichtum und kreative Problemlösungen sind Kernbestandteile unserer Geschichte als U-Boot-Truppe. Die Förderung dieser Werte wird sich auf die Art und Weise auszahlen, wie die Matrosen alle Aspekte ihrer Arbeit angehen.

Der Markforged X7 3D-Drucker wurde ausgewählt, weil er in einer simulierten Schiffsumgebung zuverlässig arbeitet. Er ist ein Produkt des NAVSEA Additive Manufacturing Research and Development Program (NAVSEA 05T) mit Unterstützung des Naval Surface Warfare Center (NSWC) Philadelphia, NSWC Carderock und Naval Undersea Warfare Center (NUWC) Newport.

“Mit diesem System können die meisten der derzeit genehmigten technischen Datenpakete hergestellt werden, die den Matrosen auf der Joint Technical Data Integration Site zur Verfügung stehen”, sagte Lewis Shattuck, Assistant Program Manager der NAVSEA Additive Manufacturing. “Diese Teile wurden von den NAVSEA-Ingenieuren und der Flotte für eine Vielzahl von Bedürfnissen identifiziert, darunter Standard- oder vorbeugende Wartung, vorübergehender Ersatz, Qualitätsprodukte, Bohrstützen, Werkzeuge und Vorrichtungen.”

Die USS New Hampshire berichtet, dass die Besatzung zwar keine persönliche Schulung für den Markforged X7-Drucker erhalten hat, die Dokumentation für den Drucker jedoch ausgezeichnet war und die im 3D-Druck erfahrenen Besatzungsmitglieder in der Lage waren, andere Besatzungsmitglieder zu schulen und einzuweisen.

Ingenieure des NUWC Newport, des NSWC Philadelphia und des NSWC Carderock kombinierten die Erfahrungen aus früheren 3D-Drucker-Installationen mit dem Markforged X7 und erstellten eine detaillierte Anleitung. Die Anleitungen ermöglichen es den Matrosen, den Drucker selbstständig einzurichten, Teile zu drucken, allgemeine Wartungsarbeiten und Kalibrierungen durchzuführen sowie Probleme zu beheben.

“Einer der wichtigsten Faktoren bei der Entwicklung der Dokumentation war, dass Mitarbeiter mit unterschiedlichem Grad an Erfahrung in der additiven Fertigung jeden vom Originalhersteller beschriebenen Schritt durcharbeiteten und dann Aktualisierungen, Kommentare und weitere Details mit Bildern hinzufügten, wenn diese verfügbar waren”, sagte Shattuck.

NAVSEA 05T hat mit Unterstützung von Ingenieuren der NSWCs Carderock und Philadelphia, des NUWC Newport und des Johns Hopkins Applied Physics Laboratory Geräte für die additive Fertigung an Bord von neun Überwasserschiffen, darunter drei Flugzeugträgern, installiert und dazu beigetragen, die baukastenbasierte Lösung für die additive Fertigung an Bord von vier U-Booten zu entwickeln.

Da die additive Fertigung im NAVSEA-Kampagnenplan mit der Priorität “Transform Digital Capacity” erwähnt wird, wurde Ende letzten Jahres der erste 3D-Metalldrucker an Bord eines Überwasserschiffs der Marine, der USS Bataan (LHD 5), fest installiert. Es wird erwartet, dass die Programme zur additiven Fertigung weiter wachsen werden.

“Das Afloat Additive Manufacturing Program wird im Haushaltsjahr 2024 zu einem offiziellen Beschaffungsprogramm werden, in dessen Rahmen der derzeitige Plan darin besteht, die neuesten Konfigurationen der additiven Fertigungsanlagen in größerem Umfang einzusetzen, wobei die Wahl zwischen Metall, Polymer oder beidem je nach der jeweiligen Schiffsplattform getroffen werden kann”, so der NAVSEA 05T Afloat R&D Lead Shaun Verrinder.

Der NAVSEA-Chefingenieur und stellvertretende Befehlshaber für Schiffskonstruktion, -integration und -technik (SEA 05), Rear Adm. Jason Lloyd, und sein Team unterstützen mit ihrer Arbeit die Forderung des Kampagnenplans, die additive Fertigung als treibende Kraft zur Verbesserung der Kriegsführungsfähigkeiten, zur Erhöhung der Einsatzbereitschaft, zur Beschleunigung der Fähigkeitsentwicklung und zur Verbesserung der Instandhaltung von Marinesystemen einzusetzen.

“Das Team macht weiterhin Fortschritte und wir haben bedeutende Fortschritte in der additiven Fertigung gemacht, die sich als sehr vorteilhaft erweisen”, sagte Lloyd. “Es gibt noch viel zu tun, vor allem was den allgegenwärtigen Einsatz von AM im Metallbau und bei Reparaturen betrifft.”