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Neue wirtschaftliche technische Möglichkeit zum Metallauftrag auf Gleitlageroberflächen

Additive manufacturing ‘revolutionising’ shipbuilding, says OR Laser


There’s a revolution brewing in the production of sliding bearings, according to OR Lasertechnologie

German industrial technology company OR Lasertechnologie says it’s only necessary to apply a layer of metal a few millimeters thick using the powder nozzle to reliably, cost-effectively, and easily protect the large shaft bearings used in ships from wear and tear. 

This represents something of a revolution in the shipbuilding industry, according to the company.

OR Laser says it develops and builds robot-assisted laser systems for direct metal deposition – which is similar to additive manufacturing – that take the production and repair of sliding bearings to an “innovative new level”.

The enormous container ships that now crisscross the world’s seas need powerful drives: diesel engines with outputs of up to 110,000 PS and as many as 14 cylinders.

The shaft that drives the propeller has a diameter of about 600 mm, weighs up to 300 tonnes, and rotates 84 times a minute. The shaft rests inside hydrodynamic bearings that are naturally subject to heavy wear.

This is because the shaft is in direct contact with and slides over the bearing’s surface. A film of lubricant reduces the inevitable friction, but doesn’t develop fully until the oil pressure rises.

Especially when engaging or disengaging the shaft, the protective film of oil is not yet or no longer sufficient to prevent direct contact between the surfaces. The affected parts of the bearing are therefore subjected to considerable friction and wear, which significantly reduces their life expectancy.

A commonly used way to improve the performance of these bearings is to cast their halves with an unbroken surface layer of a tribological, in other words wear-reducing, alloy.

The conventional process used for this is extremely labor-intensive: the metals are melted and worked at 700°C. Then, in a laborious finishing phase, around 90 per cent of the material is removed again to obtain the desired final shape. Little has changed in this process over the last century.

Today, latest-generation lasers can be used with a powder nozzle for direct metal deposition, yielding considerable benefits: the metal alloy is fed in the form of a dry powder via the nozzle coaxially to the laser and melted onto the inside of the concave steel bearing shells.

The laser permits accurate partial attachment of the alloy, says OR Lasertechnologie.

It is only necessary to apply the expensive alloy to about 20 per cent of the surface using this technique, compared to 100 per cent with the traditional casting method. Use of a laser also saves time and energy, since only a small amount of metal needs to be melted in each case.

The new generation of additive manufacturing is especially well-suited for bearings that are in constant use, have a large diameter, and are subjected to large bearing forces and high rotational speeds. It can also be used to inexpensively repair defective bearing shells and restore them to a like-new condition.

The ability to quickly change the alloy and apply coatings of nearly any kind of metal opens up incredible prospects for developing new products. AM enables completely new production processes that are able to flexibly accommodate customer wishes in a minimum of time.

Recently, the Berlin-based company of Admos Gleitlager began using a laser system from OR Laser. In addition to having more than 100 years of experience producing cast compound hydrodynamic sliding bearings, it is constantly engaged in improving its products and methods.

Admos is now taking a new approach to making sliding bearings: with a robot-assisted laser system, a six-kilowatt fiber laser, and two high-power coating heads in the form of powder nozzles. Something that was impossible with the conventional casting process is now becoming reality: namely the use of copper-based materials such as CuSn and CuPb.

One of the many advantages of the new approach is that different materials now bind more firmly to one another. All in all, the new method makes it possible to completely eliminate several steps while minimizing the required finishing work afterward.

Right after powering up the laser system for the first time, it became clear that it reduced materials costs by between 50 per cent and 80 per cent thanks to resource-efficient application. The energy costs are also 50 per cent to 70 per cent less than for conventional casting of alloys.

Jörg Hosemann, the CEO of Admos Gleitlager, says: “The new laser system opens up a whole new world of possibilities for us: faster production and delivery at short notice, as well as enormous potential for slashing costs. I expect the investment in new laser equipment to pay for itself in no time.”

Quelle: vom 05.05.2017

Baugruppenoptimierung durch Teilereduktion mit 3D-Drucktechnik

Statt 900 nur noch 16 Teile Ein Drittel des neuen GE-Triebwerks stammt aus dem 3D-Drucker

Der amerikanische Flugzeugmotoren-Hersteller General Electric setzt stärker auf 3D Druck als bislang jeder Konkurrent in der Welt: Vom neuen ATP-Turboprop-Triebwerk kommt mehr als ein Drittel aus dem 3D Drucker. Dieser Motor wird in das ebenfalls neue Business-Flugzeug Denali des amerikanischen Herstellers Textron Aviation eingebaut.

In die neue Cessna Denali des amerikanischen Herstellers Textron Aviation kommt ein ATP-Turboprop-Triebwerk von General Electric. Das Besondere: Ein Drittel der Komponenten stammt aus dem 3D-Druck mit Metallpulver.

General Electric Aviation, der größte Flugtriebwerk-Hersteller der Welt, beschäftigt sich schon seit 2010 mit dem 3D Druck von Motor-Komponenten. Zu den ersten in großer Serie produzierten Teilen gehören die Einspritzdüsen aus Kobalt-Chrom für die neuen “Leap”-Motoren, die von General Electric im Rahmen des Joint Ventures CFM mit Safran in Frankreich für den Antrieb von Verkehrsflugzeugen – darunter auch der Airbus A320neo – hergestellt werden. Bei dem neuen ATP-Motor für sehr viel kleinere Flugzeuge ist General Electric einen anderen Weg gegangen und hat dabei den 3D Druck von Beginn an in die Entwicklung des Motors mit einbezogen. Das begann schon beim Design.

Dieser neue Motor wird gegenwärtig im GE-Testzentrum in Prag in Tschechien ausgiebig getestet. Dort hat General Electric den größten Teil der Entwicklung von Turboprop-Triebwerken konzentriert. Zugleich ist Prag auch der Sitz des Geschäftsbereichs ATP-Motoren (Advanced Turboprop) geworden.

Ungleich weniger einzelne Teile im Motor

Wie Chefingenieur Mohamed Ehteshami von ATP erläutert, ist es durch den 3D Druck möglich geworden, in diesem Motor mit sehr viel weniger nicht-beweglichen Komponenten auszukommen. Die Zahl dieser Teile ist zunächst von mehr als 900 auf nur noch 16 reduziert worden.


Beim neuen Turboprop für die Cessna Denali setzt der amerikanische Triebwerkshersteller GE Aviation noch mehr als bisher auf additive Fertigung.

Foto: GE Aviation

Das hat für diese Teile zu einer Gewichtseinsparung von 35 % geführt. Während der Entwicklung erwies sich diese Möglichkeit zur Komponenten- und damit auch Gewichtseinsparung als so gravierend, dass General Electric kurzerhand den Entwicklungsprozess temporär stoppte, um den Motor im Design noch stärker in Richtung auf gedruckte Teile auszurichten.

Dabei gelang es schließlich insgesamt 855 Einzelteile durch nur noch zwölf gedruckte Komponenten zu ersetzen. Das reicht vom Motor-Rahmen über die Brennkammer-Auskleidung und über den Ölsumpf-Behälter bis hin zu den Wärmetauschern und der Abgas-Anlage.

Motor und Flugzeug sind insgesamt leichter geworden

Die Konzentration auf sehr viel weniger und damit schließlich auch insgesamt leichtere Komponenten hat dann dazu geführt, dass das komplette Denali-Flugzeug von Cessna Textron allein durch den sehr viel leichteren Motor insgesamt fünf Prozent weniger wiegt. Wie Ehteshami anfügt, führt das wiederum als Konsequenz zu einem Rückgang des spezifischen Treibstoffverbrauchs des Denali-Flugzeugs um ein Prozent.

ÁDas Light Rider der Airbus-Tochter APWorks ist ein Elektromotorrad, dessen Rahmen im 3D-Drucker entstanden ist und ganze 6 kg wiegt.

Auch Rolls-Royce nutzt den 3D-Druck für die Herstellung großer Triebwerkteile. Einen Artikel dazu finden Sie hier. Und viele spannende Geschichten rund um den 3D-Druck verbergen sich hinter diesem Link.

Von Peter Odrich
Quelle: vom 28.11.2016