Materialeinsparung durch 3D-Druck

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1 Materialeinsparung durch 3D-Druck Michael Neumeier Hamburgische Schiffbau Versuchsanstalt GmbH Teil der Fachveranstaltung Unternehmen für Ressourcenschutz IFB Hamburg

2 Inhalt Schiffbauversuchswesen HSVA Modellversuche Widerstand und Propulsion Seegang und Manövrieren Eistechnik Kavitation Modellbau 3D-Druck Vergleich von 3D-Druck und klassischer Fertigung Materialeinsparung Herausforderungen 1

3 Schiffbauversuchswesen Schiffe sind teuer Schiffe sind Einzelstücke bis Kleinserien Schiffe haben eine lange Lebensdauer Konkurrenzdruck im Schiffbau und betrieb ist sehr hoch Schiffe müssen ihre Anforderungen sehr genau erfüllen Schiffsentwürfe müssen vor dem Bau getestet werden 2

4 HSVA Private, unabhängige Firma Gegründet 1913 Eigentümer sind Werften, Reeder, Zulieferindustrie und die Klassifizierungsgesellschaft DNV-GL 95 Mitarbeiter Mio. Umsatz (2013) 80% Industrie 20% (teilweise) öffentliche Aufträge 3

5 Modellversuche Widerstand und Propulsion Widerstandsversuche (ohne Propeller): Schleppwagen zieht Rumpf Propulsionsversuche (mit Propeller): Schleppwagen führt und zieht ein bißchen Geschwindigkeit Leistungsbedarf 4

6 Modellversuche Widerstand und Propulsion 5

7 Schleppversuche großer Schlepptank 6

8 Modellversuche Seegang Stabilität des Schiffes Komfort und Sicherheit der Besatzung Laderaumflutung von Open-Top Containerschiffen 7

9 Modellversuche Seegang 8

10 Modellversuche Manövrieren 9

11 Modellversuche Kavitation Der Unterdruck (des Propellers) erzeugt Wasserdampfblasen, deren lautes Kollabieren das Schiff (z.b. am Propeller) beschädigen kann. 10

12 Modellversuche Kavitation 11

13 Modellversuche Eisversuche 12

14 Modellversuche Modellbau Headbox Ruder V-Bock Übergang Welle-Rumpf 13

15 Modellversuche Modellbau Bugstrahlrudergitter 14

16 3D-Druck Eden 350V von Stratasys Bauraum: 350 x 350 x 250 mm³ Ca. 12 h Laufzeit für ein ca. 50 mm dickes Ruder Seit ca h/a Teilweise Bilder mit freundlicher Genehmigung der Stratasys GmbH 15

17 3D-Druck Polyjetverfahren flüssiger Kunststoff in Schichten aufgetragen mit UV-Licht ausgehärtet Modellmaterial und Supportmaterial für Hinterschneidungen, Bohrungen, etc. GmbH Teilweise Bilder mit freundlicher Genehmigung der Stratasys 16

18 3D-Druck Polyjetverfahren vereinfachtes Beispiel Ruder 1) CAD-Modell (vereinfacht) Druckkopf 3) Schichtweises Drucken 2) Schichten berechnen 17

19 3D-Druck Polyjetverfahren vereinfachtes Beispiel Ruder 4) Fertiges Bauteil 1) CAD-Modell (vereinfacht) 3) Schichtweises Drucken 2) Schichten berechnen 18

20 Vergleich von 3D-Druck und klassischer Fertigung Propeller Materialausnutzung Fräsen: ca. 10 % 3D-Druck: ca. 100 % - Energiekosten - Zeit - Materialkosten 19

21 Vergleich von 3D-Druck und klassischer Fertigung - Herausforderungen Kostenstruktur ändert sich Halbzeuge teuer Maschinenstunden günstig Zeitliche Abläufe ändern sich Überstunden nur bedingt sinnvoll Reinigungszeit Organisationen ändern sich Fertigungsunterlagen müssen akurat sein Mehrere Teile pro Druckjob 20

22 Vergleich von 3D-Druck und klassischer Fertigung - Schlussfolgerung 3D-Druck und klassische Fertigung gehen Hand in Hand 21

23 Hamburgische Schiffbau Versuchsanstalt GmbH Materialeinsparung 2014 durch 3D-Druck The Hamburg - Michael Ship Neumeier, Model Basin HSVA - HSVA Today 22