Om de Europese maritieme industrie wereldwijd concurrerender te maken, innovatieve materialen zijn nodig om de prestaties van schepen te verbeteren en ze milieuvriendelijker te maken. In recente jaren, andere industrieën hebben op dit gebied veel vooruitgang geboekt. Echter, de maritieme sector loopt achter bij de adoptie van geavanceerde materialen die een kleinere ecologische voetafdruk hebben en minder duur en gemakkelijker te onderhouden zijn.

Door haar steentje bij te dragen om de maritieme industrie vooruit te helpen, het door de EU gefinancierde project RAMSSES heeft geprofiteerd van nieuwe lichtgewicht, hoogwaardige materialen om de eerste demonstrator van holle propellerbladen te ontwikkelen. Dit innovatieve resultaat werd bereikt met behulp van additive manufacturing (AM) - een proces waarbij 3D-objecten worden gebouwd door laag na laag materiaal toe te voegen. In een online nieuwsbericht gepubliceerd in het tijdschrift 'Marine Propulsion &Auxiliary Machinery', propellerpakketmanager Patrice Vinot van projectpartner Naval Group zegt:"Hoewel additive manufacturing steeds vaker voorkomt in de industrie, het programmeren en ontwerpen van complexe onderdelen, zoals schroefbladen voor schepen, vormt een flinke uitdaging.” Het doel van het projectteam is om propellers te produceren die de operationele capaciteiten van schepen vergroten.

3D-printen voor betere voortstuwing van schepen

Het AM-proces dat de onderzoekers gebruiken om de voortstuwing van schepen te verbeteren, wordt wire arc additive manufacturing (WAAM) genoemd. Het proces werkt door het smelten van metaaldraad met behulp van een elektrische boog als warmtebron. Wanneer gesmolten, de draad wordt geëxtrudeerd tot kralen die aan elkaar plakken om een ​​laag metaal te creëren. Dit wordt vervolgens laag voor laag herhaald om een ​​3D metalen onderdeel te bouwen. WAAM wordt gebruikt om grote componenten te ontwerpen - in dit geval propellers met een diameter tot 6 m – waar traditionele fabricagetechnologieën niet toe in staat zijn. Deze ontwikkeling maakt de productie van complexere propellers in de toekomst mogelijk.

Verwachte industriële winst

De eerste demonstrator van het team is een hol blad van een derde schaal voor een containerschippropeller. Het werd in minder dan 100 uur in roestvrij staal gedrukt en weegt ongeveer 300 kg. Terwijl 300 kg voor slechts één mes, en een schaalmodel erbij, lijkt misschien belachelijk zwaar voor de leek, het kan de zaken in perspectief plaatsen om te weten dat propellerbladen tot 20 ton kunnen wegen! Wanneer geproduceerd op volledige schaal, het team verwacht dat het blad meer dan 40% minder zal wegen dan conventionele componenten. De hydrodynamische eigenschappen van het blad zullen worden beoordeeld door middel van numerieke simulatie. Het zal verder worden onderworpen aan vermoeiings- en corrosietests.

Het RAMSSES-project (Realisation and Demonstration of Advanced Material Solutions for Sustainable and Efficient Ships) is momenteel bezig met de ontwikkeling van een grootschalige, schroef met holle bladen voor containerschepen. "Het potentieel van het proces dat door deze nieuwe case study wordt onthuld, betekent dat we nu anticiperen op ongeëvenaarde prestaties voor de propellers van morgen, ", zegt de heer Vinot. Het project is ongeveer halverwege de looptijd van vier jaar.