3D-printing, eller additiv tilvirkning, gjør det mulig å bygge deler lag for lag fra metallpulver.
– 3D-printing av deler til skip er noe vi forsker på i samarbeid med to norske og tre tyske partnere, forteller forsker og prosjektleder Afaf Saai i Sintef.
Hun leder FlexiMan, et europeisk samarbeidsprosjekt med flere partnere, inkludert Nordic Additive Manufacturing og Kongsberg Maritime fra Norge.
Hva er 3D-printing?
3D-printing, som også blir kalt additiv produksjon eller additiv tilvirkning, er teknikker for å bygge objekter i fast materiale ut fra en tredimensjonal digital modell. Arbeidet utføres av en 3D-printer.
Saai forteller at å lage eller reparere delene når og der det er behov, vil spare både lagringsplass for deler og transport av deler.
– Lykkes vi, vil dette gi leverandører til skipsindustrien et stort fortrinn i en næring med hard konkurranse og høye krav til lønnsomhet. I tillegg er løsningen klimavennlig, sier Saai.
Hun mener at dette vil være et viktig steg i riktig retning for grønn omstilling i skipsindustrien.
En jet-impeller, som er en rotor og del i en skipsmotor, repareres ved hjelp av metallpulver og 3D-printing.(Foto: Nordic Additive Manufacturing AS)
Miljøvennlig og rimelig
Den sirkulære økonomien preger tankegangen bak prosjektet. Materialet av ødelagte deler skal kunne gjenbrukes. Slik skal man spare tid, penger og miljøet.
– Vi bruker kun de materialene som trengs. Ingenting går til spille, forteller hun og trekker fram et eksempel med et pumpehjul som før ville blitt skrotet, men som nå får nytt liv.
Bladene på dette pumpehjulet var nedslitt og ville normalt blitt kastet. Forskerne lagde nye blad på pumpehjulet ved hjelp av 3D-printing med en sterk metall-legering. Pumpehjulet var reparert og materialer gikk ikke til spille.
Andre deler kan være så ødelagte og slitte at de ikke lar seg reparere på lignende vis. Disse kan ofte behandles og bli råvare for nye deler.
Jet-impeller før og etter reparasjon:(Foto: Lasercladding Germany GmbH)
Mindre bruk av kostbare metaller med 3D-printing
Sammenlignet med tradisjonell maskinering, så åpner teknologien for bedre og mer tilpassede løsninger når man skal lage nye komponenter.
En god del komponenter er veldig store og har store deler som ikke er veldig utsatt for slitasje. I slike tilfeller kan 3D-printing med vanlig stål, et rimelig metall, blir brukt i de delene av komponentene som ikke er utsatt for stor mekanisk slitasje. Mindre deler som er mer utsatt for slitasje, kan printes i kostbare materialer av høyere kvalitet. Altså en hybrid løsning.
– Dette er også helt nytt. I dag brukes det en type metall i hele skipsdelen, sier forskeren.
En annen fordel er at det er mulig å begrense materialbruken på store og tunge deler. Et eksempel er propellen. Her har forskerne en plan om å utvikle en hul variant. Med mindre materiale blir propellen lettere og fremdriften krever mindre drivstoff. Men samtidig må forskerne vite at den er sterk nok.
Sertifisering og omfattende testing på gang
Romfartsindustrien og bilindustrien har tatt i bruk denne teknologien, men i skipsbransjen er dette nytt. Maritim industri stiller svært strenge krav til teknologien og delene som kommer fra 3D-printeren.
Annonse
– På grunn av de kravene forsker vi nå frem testprosedyrer og retningslinjer som skal være til hjelp for de som ønsker å ta teknologien i bruk. Dette er anvendt vitenskap i praksis, sier han.
Hos Sintef Industri i Trondheim og Sintef Manufacturing på Raufoss har forskere utviklet testprosedyrer. De tester for tiden en såkalt jet-impeller som gir framdrift i raske båter, en skipspropell og en pumpe som er tilknyttet jet-impelleren.
Ulike komponenter blir til en
I FlexiMan-prosjektet har Kongsberg Maritime brukt 3D-printing i flere komponenter. En jet-impeller for hurtiggående fartøy har fått en hydraulisk ventil som i utgangspunktet besto av tre ulike komponenter, en kule, en sylinder og et lokk.
– Nå har det blitt mulig å printe denne i et stykke i stedet for å maskinere tre ulike deler som deretter må monteres sammen. På toppen av det hele kan vi nå lage 30 slike ventiler samtidig, sier Mette Nedreberg, sjefsingeniør og material-teknolog i Kongsberg Maritime.
Hun tror at det på sikt kan bli unødvendig å ha store lager av reservedeler.
– Med 3D-printing kan vi selv skaffe deler når bestillingen kommer og kan dermed redusere behov for å ha deler på lager. Vi ser også at vi i framtiden ved vedlikeholdsarbeid kan lage reservedeler om bord eller i en havn nær fartøyet hvor det er installert Kongsberg-utstyr. Det er vinn-vinn for alle parter, sier sjefsingeniøren.
Om prosjektet
Prosjektnavn: Flexible Additive Manufacturing for Competitive Maritime Components
