Metal Additive Manufacturing Assessment For the Oil & Gas and Maritime Sector – Case Study of a Maritime Application Using Wire Arc Additive Manufacturing

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Diese Arbeit besteht aus zwei Abschnitten. Der erste Abschnitt enthält die Ergebnisse einer Umfassenden Recherche, über die Additive Fertigung, kurz AM für Additive Manufacturing, von Metallkomponenten im Maritime und Öl & Gas Sektor. Zusätzlich zur Literaturrecherche, wurden mehrere sorgfältig ausgewählte Spezialisten innerhalb der voestalpine High Performance Metals Division, sowie Branchenführer im Maritime- und Öl & Gas Markt, zum Thema befragt. Es stellte sich heraus, dass trotz des prognostizierten Wachstums, AM im Öl & Gas und Maritime Sektor, nach dem derzeitigen Stand, nicht industrialisiert ist. Der größte Widerstand sind immer noch die hohen Kosten. In diesem Zusammenhang ist es wichtig den Kundenfokus auf die Gesamtkostenbetrachtung zu schwenken, damit die Vorteile von AM ersichtlich werden. Einer der wesentlichen Erfolgsfaktoren ist das Identifizieren von passenden Teilen für die jeweilige AM Technologie. Aktuell ist AM im Öl & Gas und Maritime Sektor nur eine Vorzeigetechnologie, vor allem für Prototypen, mit nur einigen qualifizierten Komponenten. Nur wenige Nischenanwendungen werden AM in Zukunft auf industriellem Maßstab nutzen. Die erfolgversprechendste Sparte ist der Ersatzteilmarkt. Der zweite Abschnitt ist eine Fallstudie für eine konventionell geschmiedete Maritime Komponente. Es wurden drei Teile mittels Additiver Lichtbogenschweißung, in zwei verschiedenen Variationen hergestellt. Ein Teil wurde zur Gänze additiv hergestellt. Für die zwei anderen Hybridteile, wurden nur die wichtigsten Bereiche, nämlich die zylindrischen Pins, additiv, auf einer Substratplatte gefertigt. Die Testergebnisse haben gezeigt, dass die vorgegebenen mechanischen Eigenschaften bis auf wenige Ausnahmen erfüllt werden. Die Anzahl der aufgetretenen Fehler war größer als angenommen. Die ausgewählte Komponente war nicht ideal für das Additive Fertigen mittels Lichtbogenschweißung. Es hat eine sehr geringe Designfreiheit und geometrische Komplexität, geringe konventionelle Herstellungskosten und besteht aus einem vergleichsweise billigen hochfesten Baustahl. Zusätzlich liefert das Gesenkschmieden, welche die konventionelle Herstellungsmethode ist, auch eine endkonturnahe Lösung. Die Produktionskosten waren vergleichbar hoch wie die Werkzeugkosten für das Gesenkschmieden. Die wirtschaftlichere Hybrid-Lösung erreicht nicht die vorgegebenen Dehnwerte. Die Fallstudie bestätigt die Schwierigkeit im Finden passender Anwendungen für AM. Die Additive Fertigung der ausgewählten Komponente bietet nur im Bereich der Ersatzteilfertigung eine rentable Alternative, jedoch nicht in der Serienproduktion.

Details

Titel in ÜbersetzungAnalyse der Additiven Fertigung für Metalle im Öl & Gas und Maritime Sektor – Fallstudie über die Herstellung einer Maritime Komponente mittels Additiver Lichtbogenschweißung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Reicht, Dietmar, Mitbetreuer (extern), Externe Person
  • Lind, Esther, Betreuer (extern), Externe Person
  • Stockinger, Martin, Betreuer (intern)
StatusVeröffentlicht - 2020