3D print u razvoju brodskih propelera

Imate pitanja? Pošaljite nam upit.

nauCAT je online nautički magazin. Mi na stranici ne prodajemo proizvode (osim oglasnog prostora).

Pošalji poruku

nauCAT

Aditivna proizvodnja (3D printanje) predstavlja disruptivnu tehnologiju u brodograđevnoj i pomorskoj industriji. Njena primjena omogućuje projektiranje i izradu propelera visoke razine optimizacije uz smanjene proizvodne troškove i manju potrošnju materijala. Recentni trendovi, uključujući elektrifikaciju brodskih pogona i širu primjenu hidrokrilnih konstrukcija, dodatno naglašavaju potrebu za fleksibilnijim i učinkovitijim metodama proizvodnje propelera.

Teorijska polazišta

Konstrukcija propelera zahtijeva uzimanje u obzir velikog broja parametara. Temeljne varijable uključuju:

dimenzije i masu plovila,
radna obilježja pogonskog motora,
projektne i eksploatacijske brzine,
uvjete plovidbe,
broj, promjer, zakrivljenost i geometriju lopatica.

Primjerice, propelere gliserskih brodica odlikuju široke i tanke lopatice optimizirane za visoke brzine, dok propelere jedrilica karakteriziraju uske i robusne lopatice prilagođene manevriranju pri malim brzinama.

Istraživanja i eksperimentalna validacija

Sustavna istraživanja hidrodinamike propelera provode se u specijaliziranim institutima, među kojima se ističe MARIN (Maritime Research Institute Netherlands). U njihovim laboratorijima testirane su tisuće različitih izvedbi, što potvrđuje da je propeler jedno od najučinkovitijih rješenja za prijenos mehaničke energije motora u potisak u vodi.

Materijali i problematika kavitacije

Propeleri su izloženi složenim opterećenjima, uključujući zakretni moment, hidrodinamički otpor i kavitaciju. Kavitacija, kao pojava stvaranja i implozije parnih mjehurića na vrhovima lopatica, uzrokuje ubrzano trošenje i koroziju. Zbog toga se izbor materijala prilagođava namjeni:

kompozitni materijali za male čamce i pomoćne motore,
aluminijske legure za vanbrodske motore,
nehrđajući čelik za brza plovila,
bronca i napredne legure (bronca–aluminij–nikl, bakar–nikl) za oceanska plovila i zahtjevne uvjete.

Tradicionalna tehnologija

Konvencionalna proizvodnja propelera temelji se na lijevanju metala u pješčane kalupe. Premda ova metoda omogućuje složene oblike, zahtijeva značajnu naknadnu obradu (poliranje, glodanje, lasersko zaglađivanje) te je ograničena u pogledu fleksibilnosti dizajna.

Aditivna proizvodnja propelera

Godine 2017. nizozemski RAMLAB izradio je prvi certificirani 3D printani propeler primjenom metode Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). U ovom postupku robotska ruka polaže metalnu žicu sloj po sloj, dok računalni program osigurava preciznost geometrije i homogenost strukture.

U novije vrijeme, tvrtka Metal3DP Technology primjenjuje alternativni postupak Metal Additive Manufacturing (MAM), koji se temelji na upotrebi metalnog praha. Ova tehnologija omogućuje primjenu širokog raspona legura, uključujući titan, čime se dodatno proširuju mogućnosti optimizacije propelera.

Prednosti i implikacije

Primjena aditivne proizvodnje u projektiranju i izradi propelera donosi niz prednosti:

povećana energetska učinkovitost,
smanjenje kavitacije i hidrodinamičke buke,
smanjenje mase i mogućnost integracije pogonskih sustava,
ubrzana i fleksibilna proizvodnja,
prilagodba specifičnim zahtjevima plovila.

Perspektive razvoja

Električni pogoni i plovila na hidrokrilima zahtijevaju propelere s drukčijim performansama od onih namijenjenih konvencionalnim motorima s unutarnjim izgaranjem. Fleksibilnost 3D printanja omogućuje brzu iteraciju dizajna, što značajno ubrzava inovacijski ciklus u pomorskom sektoru.

Zaključak

Aditivna proizvodnja (3D printanje) propelera predstavlja tehnološki iskorak u području brodogradnje. Omogućuje dizajnersku slobodu, optimizaciju performansi i smanjenje troškova, čime doprinosi razvoju učinkovitijih i održivijih brodskih pogonskih sustava. Očekuje se da će daljnji razvoj ove tehnologije značajno oblikovati budućnost pomorskog inženjerstva i brodogradnje.

Izvor: Metstrade