Eerste 3D-geprinte scheepspropeller is een feit

Een prototype van ’s werelds eerste goedgekeurde schippropellor is geproduceerd door middel van 3D-printtechnieken. De propeller met een diamater van 1,350mm, genaamd WAAMpeller, is het resultaat van een samenwerkend consortium bestaande uit Damen Shipyards Group, RAMLAB, Promarin, Autodesk en Bureau Veritas.

De gecertificeerde WAAMpeller is gemaakt van een Nickel Aluminium Bronze (NAB) legering in het RAMLAB (Rotterdam Additive Manufacturing LAB) in de haven van Rotterdam. Eerder schreven we op Maakindustrie.nl een artikel over de opening van dit 3D-lab voor de scheepsbouw en offshore.

Hij werd geproduceerd met de zogenoemde Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) methode waarbij gebruik werd gemaakt van een Valk lassysteem en Autodesk software. De drievoudige bladstructuur gebruikt een Promarin ontwerp dat gebruikt wordt op Damen’s Stan Tug 1606. Nu de productie compleet is, zal de WAAMpeller CNC gefreesd worden bij ‘Advanced Manufacturing Facility Autodesk’s’ in Birmingham, Verenigd Koninkrijk.

Materiaaleigenschappen

Het prototype van deze 3D-geprinte propeller representeert een steile leercurve van het begrijpen van materiaaleigenschappen. ‘Dit is omdat 3D-geprinte materialen laag voor laag worden opgebouwd’, zegt Kees Custers, Project Engineer op de R&D afdeling van Damen. ‘Als gevolg daarvan, laten ze in verschillende richtingen verschillende fysische eigenschappen zien, een kenmerk dat bekend staat als anistropisch. Staal of gegoten materialen daarentegen, zijn isotropisch – ze hebben in alle richtingen dezelfde eigenschappen.’

Vanwege dit cruciale verschil, was een van de eerste stapen het uitrollen van uitgebreide testen van de materiaaleigenschappen van het geprinte materiaal om te zorgen dat ze voldoen aan de standaarden van Bureau Veritas (een classificatiebureau). ‘Dit betrof het printen van twee eenvoudige muren van materiaal – waarna een maalmachine werd gebruikt om samples te produceren voor labtesten rondom trekkracht en statische sterktes.’

Mijlpaal

Er kan ook gesteld worden dat de 400 kilo wegende WAAMpeller een mijlpaal is wat betreft 3D-print productietechnologieën. Custers: ‘De uitdaging was om een 3D CAD-file op een computer te vertalen naar een fysiek product. En dat was nog complexer omdat deze propeller een dubbel gebogen, geometrische vorm heeft met een aantal lastige overhangende secties.’

Materiaalkarakterisering en mechanische testen speelden een belangrijke rol in dit project’, stelt Wei Ta, researcher van de Universiteit van Twente bij RAMLAB. ‘We moeten er zeker van zijn dat de materiaaleigenschappen voldoen aan de behoeften van de applicatie. De taaiheid van het materiaal is bijvoorbeeld belangrijk – dit zorgt ervoor dat de propeller tegen een stootje kan zonder te beschadigen.’

Tweede prototype

RAMLAB’s capaciteit biedt de mogelijkheid tot het printen van objecten met maximale dimensies van 7x2x2 meter. Ya: ‘Voor grootschalige 3D metaalafzetting, is de WAAMpeller baanbrekend voor de maritieme industrie. Deze technologie is een fundamentele verandering in het concept van hoe we dingen maken. Met additieve productie kun je de meeste metalen componenten printen die nodig zijn. Er is zoveel potentie voor de toekomst – deze technieken zullen een grote impact hebben op de supply chain.’

Het eerst prototype van de WAAMpeller zal met name gebruikt worden om te laten zien. Plannen voor een tweede prototype zijn al gemaakt. ‘We beginnen volgende maand met de productie van een tweede gecertificeerde propeller’, aldus Custers. ‘Daarbij zullen we alle lessen gebruiken die we de afgelopen maanden hebben geleerd. Ons doel is om de tweede propeller later dit jaar op een van onze schepen te installeren.’

Door: Kelly Bakker

Bron: Damen