Casi di studio

Parti metalliche marittime prodotte in pochi minuti: Camlock per la Royal Australian Navy Armidale Class Patrol Boat

Marina reale australiana

Sfida

Dimostrare la capacità della tecnologia SPEE3D di produrre parti metalliche su richiesta per la Royal Australian Navy. Queste parti devono anche soddisfare le specifiche militari, ma il processo di stampa 3D è fondamentalmente diverso dalla produzione convenzionale. I metodi convenzionali dispongono già di percorsi consolidati per ottenere queste certificazioni. La sfida è stata quella di stabilire un percorso che permettesse anche alle parti stampate in 3D di ottenere la certificazione. Si è trattato di un progetto di collaborazione con la Charles Darwin University (CDU). 

Soluzione

La soluzione è stata quella di stampare un raccordo per tubi flessibili a camme in alluminio, progettato secondo le specifiche militari pertinenti, e di far convalidare il pezzo attraverso test funzionali.

Risultati

La parte risultante è stata convalidata e testata sul campo a bordo di una motovedetta della classe Armidale. I risultati positivi hanno dimostrato la fattibilità della produzione di parti certificabili con la tecnologia SPEE3D.

Vantaggi principali

• Riduzione dei tempi di inattività per la nave e l'equipaggio della Marina.
• Rende i pezzi disponibili su richiesta, anche in mare.
• Riduzione dei costi.

Sfondo

La Charles Darwin University (CDU) ha collaborato con SPEE3D nel 2017 per formare l'Advanced Manufacturing Alliance, un'iniziativa congiunta che mira a coinvolgere i partner industriali, i commercianti e gli accademici per sviluppare applicazioni reali, creare procedure e standard industriali e guidare lo sviluppo dei materiali per la stampa 3D dei metalli. Questo progetto fa parte del lavoro in corso per il raggiungimento di questi obiettivi.

Selezione della parte

Il team di ricerca si è consultato con la Royal Australian Navy per identificare un pezzo che deve essere sostituito comunemente sulle navi della Marina. Il pezzo selezionato è stato un raccordo per tubi flessibili in alluminio di tipo C da 50 mm. Questo tipo di raccordi per tubi flessibili è comunemente utilizzato sulle motovedette della classe Armidale per collegare i tubi flessibili tra loro e ad altre apparecchiature, come le pompe. Questi raccordi sono utilizzati per il trasferimento di acqua dolce, di scarico e di mare in porto e per applicazioni a bordo, come la lotta antincendio.

L'ambiente marino accelera il deterioramento di questi raccordi per tubi flessibili a causa della corrosione, che spesso ne provoca il fallimento in servizio. Data la gamma di dimensioni e configurazioni di questi raccordi, la possibilità di stampare parti di ricambio adeguate, in base alle necessità e senza i ritardi associati ai processi di approvvigionamento tradizionali, è piuttosto interessante.

I raccordi per tubi flessibili camlock sono specificati secondo lo standard Mil-C-27487/A-A-59326, che descrive le dimensioni e le tolleranze critiche richieste, i materiali approvati e i requisiti funzionali.

Convalida della soluzione

Seguendo le specifiche dello standard, è stato sviluppato un modello 3D per la geometria del pezzo finale. Il processo di stampa, trattamento termico e post-lavorazione per ottenere questa geometria è stato preso in considerazione durante la fase di progettazione e la geometria del pezzo è stata adattata per soddisfare i vincoli del processo di stampa e delle fasi di post-lavorazione.

Le parti sono state stampate con la stampante LightSPEE3D in alluminio 6061, seguite da test secondo i requisiti degli standard identificati. Sono stati prodotti certificati che illustravano i risultati dei test dimensionali, le proprietà del materiale di partenza e del fornitore, i requisiti dei test funzionali e i risultati dei test di pressione. Il test di pressione è stato condotto da un laboratorio esterno accreditato NATA.

A seguito di una valutazione interna dei rischi da parte della Royal Australian Navy, le parti sono state testate in loco dal personale della Marina per determinarne l'efficacia funzionale. Il raccordo stampato in 3D è stato testato come parte del funzionamento di una pompa antincendio portatile azionata dal motore.

Tutti i test hanno dimostrato che il pezzo si è comportato altrettanto bene o meglio del pezzo convenzionale fuso e lavorato. Ha soddisfatto tutti i requisiti delle specifiche pertinenti ed è stato ritenuto idoneo allo scopo dal personale della HMAS Broome. Il test di pressione approvato dalla NATA ha dimostrato la capacità della tecnologia di stampa di ottenere resistenze funzionali in parti "del mondo reale" con geometrie complesse.