Damen Shipyards 3D print eerste WAAMpeller scheepsschroef

Het additive manufacturing consortium rond scheepsbouwer Damen Shipyards heeft de eerste scheepsschroef 3D geprint. Het prototype van de schroef heeft een doorsnede van 1350 mm en weegt 400 kilogram. De WAAMpeller is gemaakt met Wire Arc Additive Manufacturing, het 3D printproces met lasdraad. De scheepsschroef gaat nu naar het Verenigd Koninkrijk om nabewerkt te worden in Autodesk’s Advanced Manufacturing Facility.

 

Eind dit jaar vaartest met 2e schroef

De WAAMpeller is een product waaraan naast Damen Shipyards Group ook het Ramlab in Rotterdam, Promarin, Autodesk and Bureau Veritas mee werken. Met een gewicht van 400 kilo hebben de partners een mijlpaal bereikt in de 3D printindustrie. “Voor de maritieme industrie is dit grensverleggend”, zegt Wei Ya, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit Twente die vanuit Ramlab het project wetenschappelijk begeleidt.

 

Vanuit 3D CAD naar robotprogramma

Het Ramlab heeft direct vanuit de Autodesk software de robot aangestuurd, die met de Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)-methode de schroef laagsgewijs heeft opgebouwd. De lasrobot is een ontwikkeling van Valk Welding. Deze installatie kan nog veel grotere producten vervaardigen. De maximale afmetingen zijn 7 bij 2 bij 2 meter. De uitdaging tot nog toe is het geweest om het 3D CAD-bestand te vertalen naar een fysiek product. Volgens Kees Custers, project engineer bij de R&D afdeling van Damen Shipyards, was vooral de dubbel gebogen geometrische vorm van de schroef met lastige overhangende secties lastig om te vertalen naar de bewegingen van de robot. De resultaten die nu zijn bereikt, vormen de basis om in de toekomst nog complexere propellerontwerpen te produceren.

 

Een van de uitdagingen is het vertalen van de complexe geometrie naar een 3D printprogramma voor de robot met manipulator.

 

Materiaaleigenschappen 

De tweede grote uitdaging is het testen van de materiaaleigenschappen geweest. De scheepsschroef is gemaakt van een legering van nikkelaluminium brons (NAB). Doordat de WAAMpeller laag voor laag is opgebouwd, verschillen de fysische eigenschappen in de verschillende richtingen. Staal en gietwerk is isotropisch; 3D geprinte onderdelen anisotropisch. Daarom is eerst met proefstukken onderzocht of het materiaal kan voldoen aan de normen van Bureau Veritas. De schroef blijkt in staat om de krachten die erop komen te staan, aan te kunnen. In het project is verder gewerkt aan het optimaliseren van de printstrategie, om de productietijd zo kort mogelijk te houden.

 

Grote betekenis WAAMpeller voor supply chain

De driebladige structuur maakt gebruik van een Promarin ontwerp. Dit wordt gebruikt op Damen’s Stan Tug 1606. Het prototype zal nu CNC nabewerkt worden in het onderzoekscentrum van Autodesk in Birmingham. De productie van een tweede exemplaar staat voor eind oktober op de planning. Deze schroef zal later getest worden en onder een van de schepen worden gebouwd voor vaartesten. Wei Ya ziet veel kansen voor deze productietechniek als het om grote componenten gaat. “Deze technologie verandert fundamenteel het concept hoe we dingen maken. Dit gaat een grote invloed hebben op de supply chain.”