Zum Schiffbau zählt nicht nur die Ingenieurwissenschaft, die sich mit der Entwicklung von Schiffen befasst, sondern auch der Industriezweig, der Schiffe fertig und repariert. In allen Bereichen können 3D-Drucker die Aufgaben erleichtern, Prozesse verkürzen und Kosten einsparen. Diese Seite beschäftigt sich mit dem Thema „3D-Druck im Schiffbau“, seinen Einsatzbereichen und zeigt in einer fortlaufend aktualisierten Übersicht Praxisbeispiele für den Einsatz von 3D-Druckern in der weltweiten Schiffbauindustrie.
Die Fertigung mittels 3D-Druck erreicht auch zunehmend den Schiffbau und deren Manufakturen. Immer mehr Schiffbauunternehmen entdecken das Potenzial und die Möglichkeiten der 3D-Drucktechnologie für sich, zum Beispiel die Fertigung mit weniger Verschleiß oder das schnellere Prototyping. Der 3D-Druck, auch als Additive Fertigung bekannt, könnte dadurch große Auswirkungen auf das ertragreiche After-Sales-Geschäft, die Produktentwicklung und die Wettbewerbslandschaft von Schiffsmanufakturen haben. Gleichzeitig eröffnet sich eine Vielfalt von Chancen, um bestehende Marktpositionen zu stärken und um neue Marktpotenziale zu erschließen.
Daher sollten sich Führungskräfte solcher Manufakturen mit den bevorstehenden Chancen und Veränderungen im eigenen Marktumfeld auseinandersetzen und gleichzeitig notwendige Maßnahmen durchführen. Es ist unbestritten, dass sich bestehende Geschäftsmodelle und Marktbedingungen durch die Einführung des 3D-Drucks in konventionelle Produktionslinien verändern. Hiervor sind besonders technisch komplexe Produkte und Kleinserienfertigungen betroffen, so dass der 3D-Druck im Schiffbau bereits effektiv genutzt wird, wie auch die zahlreichen Beispiele am Ende dieser Seite zeigen.
Ein Schiff in seiner vollen Größe hat viele komplizierte Formstücke und ist eine komplexe geometrische Form. Viele dieser Formstücke müssen maßstabsgetreu hergestellt werden, wobei die traditionelle Fertigungsmethode eines Prototyps aus Plastik oder Holz einen sehr arbeitsintensiven und anspruchsvollen Vorgang darstellt. Dieser kann sogar über mehrere Wochen dauern und ist auch ziemlich kostenintensiv ist. Dies änderte sich durch die Anwendung von 3D-Druckern, die solche Prototypen und sogar auch funktionstüchtige Ersatzteile innerhalb eines Tages herstellen können. Dies erlaubt Schiffbauern maßgeschneiderte Prototypen-Teile für Schiffe mit einer bedeutenden Kosten- und Zeitersparnis herzustellen.
Die außergewöhnlich kurze Herstellungszeit in Kombination mit einem geringen Montageaufwand gewährt im Umgang mit Kundenanfrage weit mehr Flexibilität als früher mit konventionellen Herstellungsmethoden. Vom 3D-Druck im Schiffbau profitiert man auch bei der Herstellung von Gehäusen für Propellergondeln, die grundsätzlich sehr schwierig zu produzieren und montieren sind. Allein die Möglichkeit verschiedene Teile mit einem 3D-Drucker zu drucken, gestaltet die Montage deutlich einfacher.
Um die Zahlen ein bisschen näherzubringen, bedeutet der Einsatz der 3D-Drucktechnologie im Schiffbau eine Reduzierung der Herstellungszeit von bis zu 70 % und einer Kostendämmung von rund 30 %. So wird der 3D-Druck neben dem Einsatz im Militär, der Automobilindustrie, Bildung, Medizin, Sport, Kunst und vielen weiteren Branchen auch im Schiffbau angewendet. Auf dieser Seite berichten wir regelmäßig über den 3D-Druck in der Schiffsmanufaktur und halten Sie auch zukünftig auf dem Laufenden.
Designer Jozeph Forakis präsentiert das PEGASUS-Projekt, die weltweit erste Superyacht, die mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt werden soll. Der 3D-Druck ist jedoch nicht die einzige Besonderheit. PEGASUS ist so konzipiert, dass es nahtlos in die Natur eingebettet ist und keinerlei CO2-Emissionen verursacht. Die 3D-gedruckte Yacht wird 88 Meter lang sein und mithilfe der Roboter-LFAM-Technologie hergestellt werden.
Der von Haas betriebene Phillips Additive Hybrid wurde auf der USS Bataan, einem Angriffsschiff der U.S. Navy, installiert. Das Hybrid-AM-System bietet sowohl subtraktive als auch additive Fertigung. Der 3D-Druck an Bord, bei dem auf das Metall-3D-Druckverfahren Laser Metal Deposition (LMD) gesetzt wird, soll die Betriebsverfügbarkeit maximieren und die Nachfrage nach herkömmlichen und Navy-spezifischen Lieferketten reduzieren.
Das 3D-Druck-Unternehmen CEAD hat für die Al Seer Marine den 3D-Drucker Mega II entwickelt. Bei diesem soll es sich dem Unternehmen zu Folge um den weltweit größten 3D-Drucker handeln. Der 3D-Drucker eignet sich vor allem für Branchen wie die Schifffahrt, die Raumfahrt, die Luftfahrt und andere. Wir stellen den CEAD Mega II einmal genauer vor.
Die Royal Netherlands Navy, das ist die Seestreitkraft des Königreichs der Niederlande, setzt seit einiger Zeit den 3D-Druck für seine Schiffsflotte und verschiedenste andere Anwendungen ein. Die additive Fertigung kommt dabei in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz. Wir stellen einige der möglichen Einsatzbereiche vor.
Die US-Marine eröffnete kürzlich ihr neues Additive Manufacturing Center of Excellence (AM CoE) im US-Bundesstaat Virginia. Dieses soll unter anderem den Einsatz additiver Fertigungstechnologien für die U.S. Navy beschleunigen und bisherige Anwendungsbereiche skalieren. Zudem soll es die Lieferkette durch ein zentralisiertes Bedarfssignal der Marine aktivieren.
Das US-amerikanische 3D-Druck-Unternehmen 3D Systems stellt seine neue Kupfer-Nickel-Legierung CuNi30 vor. Das korrosionsbeständige Material wurde speziell zur Verwendung mit dem Metall-3D-Drucker DMP Flex 350 entwickelt. Es ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit der Newport News Shipbuilding Division von Huntington Ingalls Industries.
Das französische Ausstattungsunternehmen für Renn- und Superyachten Karver stellt ab sofort auf seiner Website 3D-Druck-Datensätze für Ersatzteile zur Verfügung. Mit diesen können Yachtinhaber verschiedene Deckausrüstungskomponenten selbst mit ihrem 3D-Drucker ausdrucken und soll so sowohl Vorteile für das Unternehmen als auch für die Kunden von Karver bringen.
Das niederländische Unternehmen Tanaruz hat erst vor wenigen Wochen erstmals seine mit 3D-Druck hergestellten Yachten vorgestellt. Nun gab das Unternehmen bekannt, dass es die Zahl seiner jährlich produzierten Boote bis 2023 von 100 auf 300 Stück erhöhen möchte. Eine 3D-gedruckte Yacht von Tanaruz ist bereits ab 15.000 Euro erhältlich und wurden bereits an erste Kunden ausgeliefert.
Der britische 3D-Druck-Dienstleister AMfacture hat mithilfe des 3D-Drucks von HP Inc. einen aerodynamischen, langlebigen und wasserdichten Verteiler für ein Rennboot hergestellt. Das aus dem PA12-Material mit 3D-Druck hergestellte Objekt entstand bei einer Vorlaufzeit von nur 10 Tagen.
Das niederländische Unternehmen RAW Idea hat vor einigen Jahren mit der Entwicklung individualisierter, mit 3D-Druck hergestellter Boote begonnen. Geplant sind Yachten, die mit einem Roboterarm von ABB im additiven Fertigungsverfahren, aus recycelten Polypropylenpolymeren und vorindustriellem Abfallmaterial, hergestellt werden. Das Projekt ist noch nicht reif für den kommerziellen Einsatz, nimmt aber weiter Form an.
Das britische Unternehmen ecoSUB Robotics setzt für seine Unterwasserfahrzeuge bei der Herstellung wichtiger Komponenten auf den 3D-Druck. Die 3D-gedruckten Bauteile werden mit dem SLS- und MJF-Verfahren hergestellt und müssen Belastungen bei 2.500 Meter Wassertiefe standhalten. ecoSUB Robotics schätz am 3D-Druck die hohe Designfreiheit bei geringeren Herstellungskosten ohne Einschränkungen in der Produktqualität.
Das 3D-Druck-Unternehmen 3D Metalforge hat gemeinsam mit Partnern aus der Schifffbauindustrie 3D-gedruckte Komponenten auf dem Öltanker „Polar Endeavour“ getestet. Diese befanden sich sechs Monate auf dem Tanker im Einsatz und wurden nun überprüft. Durch den erfolgreichen Abschluss der Tests gehen die Unternehmen davon aus, dass der 3D-Druck durchaus Vorteile für die Schifffahrt bringen kann.
Ein von AML3D mit Metall-3D-Druck hergestellter Panama Chock hat jetzt erstmals ein Verifizierungszertifikat des DNV aus Singapur erfolgreich durchlaufen. Dazu wurde das Bauteil umfassend getestet. In einem der Tests hielt das 1.450 kg schwere Objekt einer 20% höheren Belastung als der Konstruktionsarbeitslast stand.
In den Niederlanden haben das 3D-Druck-Unternehmen MX3D zusammen mit KM Yachtbuilders im Rahmen eines Projekts an der Fertigung von Kielen (Schiffbau) aus Aluminium mit dem 3D-Drucker gearbeitet. Damit wollen sie das Potenzial des 3D-Drucks mit dem WAAM-Verfahren demonstrieren. Da es zunehmend weniger erfahrene Schweißer gibt, sind Schiffsbauer auf innovative Fertigungsmethoden für die günstige und effiziente Herstellung ihrer Bauteile angewiesen.
Die Hamburger Bootswerft Ziegelmayer beauftragte das mit 3D-Druck vertraute Unternehmen Fehrmann Alloys mit der Herstellung einer 3D-gedruckten Ruderblattaufhängung für das australische Segelteam bei den Olympischen Spielen 2020. Dabei griffen sie auf ihre Aluminiumlegierung AIMgty zurück. Das Ergebnis gab den Beteiligten Recht. Das australische Segelteam landete auf dem ersten Platz und holte die Goldmedaille bei den weltbesten Seglern in der 470er-Klasse.
Das 3D-Druck-Unternehmen Caracol hat mit „Beluga“ ein 3D-gedrucktes Segelboot gebaut. Dieses wird auf der Mailänder Designwoche im September zu sehen sein. Das Recyclingmaterial von MyReplast stellt laut Caracol eine nachhaltige und umweltfreundliche Lösung dar und in Sachen Qualität und Robustheit steht das 3D-gedruckte „Beluga“ anderen Segelbooten in nichts nach.
Das 3D-Druck-Unternehmen RAMLAB hat am Hafen von Rotterdam die weltweit ersten 3D-gedruckten Poller vorgestellt. Diese werden am neuen Kai im Sleepboothaven installiert und zum Anlegen von Schiffen für Broekman Project Services eingesetzt. Die Verantwortlichen wollen noch weitere Ideen zur Nutzung des 3D-Drucks am Hafen untersuchen.
ABS, 3D Metalforge und Sembcorp Marine haben gemeinsam an Teilen aus dem 3D-Drucker für den „Polar Endeavour“-Öltanker von ConocoPhilipsPolar gearbeitet. Der Öltanker soll künftig von leichten Funktionsteilen profitieren, die traditionelle Methoden wie Gieß- oder Schmiedetechniken ablösen sollen. Erste Endanwendungsteile werden bereits eingebaut.
Das INEOS TEAM UK ist ein britisches Segelteam, welches sich das ehrgeizige Ziel gesetzt hat, eines Tages den America’s Cup zu gewinnen. Um das Ziel zu erreichen, war es notwendig, wichtige Strukturkomponenten zu optimieren. Dafür empfahl es sich auch 3D-Druck einzusetzen. Dank intelligenter, automatisierter Designiterationen, 3D-Druckern von Renishaw und der Siemens AM Software gelang dem Team eine Gewichtsreduktion von 26% zu erreichen.
Die französische Naval Group hat seinen bisher größten mit 3D-Druck hergestellten Propeller für den Einsatz in einem Marineschiff vorgestellt. Dabei kam das DED-basierte Metalldrahtfusionsverfahren zum Einsatz. Der 3D-gedruckte Propeller hat eine Spannweite von 2,5 Metern und besteht auf fünf Blättern zu je 200 Kilogramm Gewicht. Das Unternehmen plant zukünftig weitere Schiffskomponenten mit Hilfe von 3D-Druckern herzustellen.