SPEE3D überwindet mit Cold Spray Additive Manufacturing und NAB Grenzen im maritimen Sektor

Salzwasser, tosende Wellen, beständig wechselnde Witterung. Die harschen Bedingungen auf See boten Stoff für zahlreiche Romane, Seelieder und geschichtliche Zeugnisse. Es ist offensichtlich, dass diese Umstände auch Spuren an Schiffen hinterlassen und den Schiffbau vor zahlreiche Herausforderungen stellten und es immer noch tun. Im aktuellen Kontext betreffen diese Herausforderung vor allem die Bewältigung von instabilen Lieferketten und die Fertigung von großformatigen Teilen aus widerstandsfähigen Materialien.     

Additive Fertigung schafft Abhilfe für diese Baustellen, indem sie die Produktion vor Ort und on-demand ermöglicht. Mittlerweile ist ein breites Spektrum an Technologien verfügbar und immer mehr 3D-Druckhersteller positionieren sich auf dem maritimen Markt. Ein Unternehmen, das sich seit geraumer Zeit auf den maritimen Sektor fokussiert hat, ist SPEE3D. Das australische Unternehmen verfügt über eine Reihe von Werkstoffen für maritime Anwendungen und bietet mit seiner Kaltgasspritztechnologie (Cold Spray Additive Manufacturing, CSAM) ein extrem schnelles und effizientes Verfahren zur Herstellung kritischer Metallersatzteile.

SPEE3D bietet On-Board AM-Lösungen 

Die Expeditionary Manufacturing Unit (EMU) ist eines der Aushängeschilder von SPEE3D, kann sie doch an fast jedem beliebigen Ort eingesetzt werden, zum Beispiel In Feldlagern, an Docks oder eben an Bord von Schiffen. Die EMU besteht aus dem patentierten 3D-Metalldrucker XSPEE3D, der Nachbearbeitungseinheit SPEE3Dcell mit zwei Öfen, einer CNC-Maschine und Prüfgeräten. Durch das offene System ist es möglich, eine Vielzahl von Werkstoffen zu verarbeiten und so schnell Teile für Wartung und Reparatur herzustellen.

Die Maschine arbeitet mit der von SPEE3D entwickelten Technologie Cold Spray Additive Manufacturing (CSAM). Bei diesem Kaltgasspritzen werden Metallpulver und Luft in dreifacher Schallgeschwindigkeit abgeschieden, sodass sie sich zu dichten Teilen mit geringer Porosität verbinden. Bemerkenswert ist dabei die Schnelligkeit von 100g/min. Damit stellt CSAM einen klaren Kontrast zum Gussverfahren her, denn es ist wesentlich schneller, kostengünstiger und sorgt für bessere Eigenschaften – und das bei einer wesentlich einfacheren Logistik!  

SPEE3D validiert zwei neue NAB-Qualitäten für die additive Fertigung 

Obwohl Metalle wesentlich bessere Materialeigenschaften für den Schiffsbau aufweisen als etwa Polymere, sind sie nicht vor Korrosion und Abnutzung gefeit. Gerade in der Schifffahrt ist dies durch die harten Bedingungen aber unerlässlich. Nickel-Bronze-Aluminium ist bewuchshemmend, antimikrobiell und fest. Aus diesem Grund wird es im maritimen Bereich geschätzt und häufig für Gussteile verwendet.  

Um die langen Durchlaufzeiten und die komplexe Logistik des Gießens zu umgehen, hat SPEE3D eine Nickel-Aluminium-Bronze-Legierung für die additive Fertigung entwickelt. Durch umfangreiche Testungen und anschließende Prüfungen konnte SPEE3D nun zwei NAB-Pulver validieren, die per CSAM-Technologie verarbeitet werden können und das additive Lösungsangebot von SPEE3D an den maritimen Sektor abrunden.  

Das SPEE3D NAB-Pulver zeichnet sich durch seine Korrosionsbeständigkeit, Schmierfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Kavitatsionsschäden und Spannungsrisse aus. Außerdem ist das neue NAB-Material, das in Zusammenarbeit mit dem US Naval Sea Systems Command (NAVSEA) entwickelt wurde, wesentlich zäher als das traditionelle Aluminiumbronze-Material von SPEE3D. Die NAB-Legierung erfüllt die strengen C958-Spezifikationen der NAVSEA und steht ihr daher in einer exklusiven Material-Auflage für die Fertigung von sicherheitskritischen Teilen für Über- und Unterwasserschiffe zur Verfügung. Es sorgt für fehlerfreie Teile in einem hohen Härtegrad.  

SPEE3D bringt aber auch eine kommerzielle Variante des Materials auf den Markt, Expeditionary NAB. Dieses entspricht zu 97 % dem NAVSEA-Material, erfordert im Gegenteil dazu aber kein Heiß-Isostatisches Pressen. Bei der Verarbeitung von Expeditionary NAB reicht ein vereinfachter Wärmebehandlungsprozess aus, weshalb es sich sehr gut für die On-Board Herstellung von Schiffsteilen mit der SPEE3D Expeditionary Manufacturing Unit eignet. Auch diese NAB-Variante erreicht eine außergewöhnlich hohe Festigkeit (58 ksi, 390 MPa UTS), und bietet eine ideale Lösung für Übergangsteile.  

Beide NAB-Qualitäten können per CSAM-Technologie verarbeitet werden. Indem die Metallpartikel per Druckluft und Überschallgeschwindigkeit auf das Substrat gesprüht werden, gibt es keine extremen Temperaturschwankungen und folglich kommt es weniger häufig zu Eigenspannungen, Rissen und Verformungen der gefertigten Komponenten. Die bisher umgesetzten Beispiele zeugen von der Qualität des Materials und der vielversprechenden Kombination von NAB und CSAM für den maritimen Sektor.    

SPEE3D konnte bereits einige seetaugliche Teile daraus herstellen, zum Beispiel eine Propellerstrebe, eine Buchse und einen Nockenwellenverschluss. Das Material eignet sich aber für die Herstellung einer Vielzahl an Schiffsbauteilen, beispielsweise auch Schiffsruder, Ventile, Propeller, Rohrverschraubungen und Motorinfrastruktur.  

Langfristig zielt SPEE3D auch auf die Anwendung von NAB in anderen Sektoren ab und sieht Potential im Bergbau, der Verteidigung und der Öl&Gas-Industrie. Trotzdem zeigen diese Innovationen die Fähigkeit von SPEE3D, den hohen Anforderungen des maritimen Sektors gerecht zu werden und die additive Fertigung in diesem Bereich weiterzubringen. Erfahren Sie HIER mehr über die Drucklösungen und NAB-Materialien von SPEE3D oder treffen Sie das Unternehmen direkt auf der Formnext 2024 in Frankfurt am Stand C.01, Halle 12.0. 

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*Bildnachweise: SPEE3D