Fleksibel Additive tilvirkning for krevende komponenter innenfor Maritim sektor

FlexiMan er et industrielt forskningsprosjekt med mål om å forbedre eksisterende produksjonskjeder innenfor maritim industri. Produksjonsmetodene utviklet i prosjektet representerer en disruptiv endring av gamle tankemåter innenfor produksjon og har betydelig potensial til å forbedre ytelsen, redusere kostnadene og miljøpåvirkningene til komponentene, og dermed øke konkurransedyktigheten til den europeiske leverandørindustrien. De utviklede produksjonsmetodene baserer seg på additiv tilvirkning (additive manufacturing, AM), med spesielt fokus på "Direct Energy Deposition (DED)" teknologiene. DED-teknologiene har et stort potensial for produksjon av mellomstore og store maritime komponenter på grunn av høy deponering/bygge-hastighet og redusert produksjonstid sammenlignet med andre AM teknologier. I FlexiMan prosjektet har en lykkes med å demonstrere potensialet til DED teknologien for tre maritime komponenter, en vannjet propell, et lettvekts propellblad og et multi-material pumpehjul, bestående av flere metaller. Disse tre komponentene har alle strenge krav til design og materialegenskaper. DED-produksjonsmetodene ble optimalisert for hver av de tre demonstratorene med fokus på å oppnå produktets krav og spesifikasjoner. Prosedyren utviklet i prosjektet baserer seg på å etablere en kobling mellom oppnådde krav og spesifikasjonene, og benyttet produksjonsprosess. Den er basert på forståelsen av effekten av ulike prosessparametere på materialets mikrostruktur og resulterende egenskaper. Materialetesting og avansert materialkarakterisering ble utført for å støtte prosessoptimaliseringen og bygge kunnskap for videre utnyttelse av DED-teknologien i samsvar med standardkrav. Et små-skala oppsett for resirkulering av maskineringsavfall ble installert for å utforske og produsere råmateriale for DED-prosessen på en mer bærekraftig måte. Resultatene viser at metoden har betydelig potensial, men peker på utfordrende tekniske spørsmål knyttet til oppskalering av teknologien. Prosjektet FlexiMan ble støttet av det europeiske samarbeidet ERA-NET MarTERA, med internasjonalt samarbeid mellom ledende selskaper og forskningsinstitutter innen maritim teknologi fra Norge og Tyskland. Prosjektkonsortiet kan vise til innovativt samarbeid, hvor prosjektresultatene besvarer utfordrende forskningsspørsmål som baner vei for fremtidig utnyttelse av DED-teknologien i den maritime leverandørindustrien.

FlexiMan is supported by the European cooperation ERA-NET MarTERA, involving international collaboration between companies and research institutes in Norway and Germany. The results of FlexiMan have substantial contribution to the overall objectives of ERA-NET in the MarTERA Research Area, Advanced manufacturing and production. FlexiMan developed innovative manufacturing approaches based on DED and demonstrated their impacts on enhancing the performance and reducing lead time and cost. In addition, recycling process of metal grinding waste was investigated to enable low-cost and environmentally friendly raw materials for DED process. The aim is to improve sustainability and reduce environmental impact of maritime industry. The results of FlexiMan contribute to build Knowledge on suppling maritime customers with critical requirements and paves the way for future exploitation in maritime supply industry. The developed manufacturing approach promote local production in Europe by demonstrating the competitiveness of local supply chains (OEM and DED suppliers) to improve the resilience of European manufacturing industry. The developed DED manufacturing approaches and the distributive supply chain are demonstrated for the maritime sector, but they can be exploited by other sectors with similar requirements such as energy and offshore supply industry, where the suppliers of components and spare parts might be stakeholders. The project results can also be exploited by the manufacturing industry of metals in general for any industrial applications.

Additive Manufacturing (AM) is key to the transformation of the European industry towards future-oriented, digitally integrated, competitive and sustainable production processes. Although AM promises a high potential for the maritime sector, industrial integration has so far been hampered by technical, economical and procedural hurdles: Unresolved material scientific questions of the nautical sector, the manufacturing challenges in the generation of large-volume components, and the complex certification of products and process chains within safety-critical applications are among the many points that need to be addressed. The FlexiMan project addresses Direct Energy Deposition (DED) techniques. Among the AM methods, these have, by far, the greatest capability for maritime applications. Due to the flexible process management under local inert gas atmosphere combined with very high build-up rates, even large components such as propellers or pump housings can be addressed. In the same way, these processes are ideal for multi-material applications such as the deposition of wear coatings. A further advantage of the DED process is the promising combination with conventional manufacturing techniques such as casting. This so-called Hybrid Manufacturing (HM) presents a disruptive renewal of old thought concepts from production and is a key aspect of this project. The FlexiMan project aims to completely redesign the existing manufacturing chains for three concrete nautical applications, enhancing their product functionality and reducing lead time and cost by 40 %. For this purpose, leading companies and institutes of the Maritime and AM sectors from Norway and Germany have joined forces to form a powerful alliance. The strong project focus on process and product qualification guarantees a successfully industrial implementation. Besides this, the recycling of metal waste to valuable AM raw material powder will be investigated to improve efficiency of Maritime circular economy.