Wie können Schiffe auch nach Jahrzehnten auf See sicher und zuverlässig bleiben? Diese Frage steht im Mittelpunkt des DLR-Projekts Layer. Die Beteiligten untersuchen, wie sich die Lebensdauer additiv gefertigter metallischer Komponenten verlängern lässt und wie sich ihre Ermüdungsfestigkeit schneller und genauer vorhersagen lässt.
Im Mittelpunkt der Forschung steht das Wire and Arc Additive Manufacturing (Waam) Verfahren. Bei diesem Verfahren wird Metalldraht durch einen elektrischen Lichtbogen geschmolzen und Schicht für Schicht aufgetragen. Den Forschenden zufolge ist es dadurch möglich, große und komplexe Komponenten effizient herzustellen oder bestehende Teile gezielt zu reparieren. Für die maritime Industrie eröffnet Waam die Möglichkeit, Bauteile nachhaltig zu überholen, anstatt sie zu ersetzen.
Unsere Forschungsziele und erste Ergebnisse
Das DLR erforscht, wie Oberflächenbehandlungen und hybride Fertigungsstrategien die Ermüdungslebensdauer von Waam-Komponenten verbessern können. Ein Hauptaugenmerk der Forschung liegt auf der Beschleunigung der Vorhersage der Ermüdungslebensdauer durch thermostrukturelle numerische Simulationen, die wir durch Experimente validieren. Die ersten Ergebnisse sind dem DLR-Team zufolge vielversprechend. Auf einer 150kN-Resonanzprüfmaschine wurden bereits SN-Kurven für Waam-verstärkte Schiffstüren erstellt. Gleichzeitig testen die Forschenden verschiedene Ansätze zur weiteren Verbesserung der Oberflächenqualität und der Ermüdungsleistung, darunter die Hochfrequenz-Schlagbehandlung und die Abrasiv-Wasserstrahl-Behandlung.
Kosten senken, Lebensdauer verlängern
Langfristiges Ziel des Teams ist es, Waam in Kombination mit hybriden Verfahren als Standardfertigungsverfahren im Schiffbau und bei Offshore-Anwendungen zu etablieren. Man wolle Kosten senken, die Lebensdauer von Komponenten verlängern, die Nachhaltigkeit erhöhen und neue Schiffsdesigns ermöglichen.
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