Schlüssel zur nachhaltigen Dual-Fuel-Wasserstofftechnologie

JULI 18, 2024 | Lesezeit: 10 min

Wie die Designfreiheit des 3D-Drucks eine nachhaltige Wasserstofftechnologie mit zwei Kraftstoffen ermöglicht

CMB.TECH entwickelt, baut, besitzt und betreibt große Marine- und Industrieanwendungen, die mit Wasserstoff und Ammoniak betrieben werden. Seit mehr als einem Jahrzehnt arbeitet das Team an der Wasserstoff-Diesel-Verbrennungstechnologie mit zwei Kraftstoffen. Das Ziel ist die ^{Dekarbonisierung1} großer maritimer und industrieller Anwendungen; hier kommt der 3D-Druck ins Spiel. Bestehende Dieselmotoren können in ^{Dual-Fuel-Motoren2} umgewandelt werden, indem Wasserstoff mithilfe eines 3D-gedruckten Einspritzrings in den Brennraum eingespritzt wird. CMB.TECH hat dieses Bauteil in Zusammenarbeit mit Materialise, einem Mitglied des EOS Contract Manufacturing Network für 3D-Druck, entwickelt. Das im SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) hergestellte Aluminiumteil entspricht den Materialwünschen der meisten Motorenhersteller. Das resultierende Teil ist mit nur 654 Gramm nicht nur leicht, sondern die Produktionskosten konnten mit dem Metall-3D-Druck im Vergleich zum traditionellen Guss um 25 % gesenkt werden. Für das Team von CMB.TECH war die Entscheidung für die additive Fertigung (AM) klar.

^1DieEindämmung des Klimawandels (oder Dekarbonisierung) ist eine Maßnahme zur Begrenzung der Treibhausgase in der Atmosphäre, die den Klimawandel verursachen. Zu den Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels gehören Energieeinsparungen und der Ersatz fossiler Brennstoffe durch saubere Energiequellen. Quelle: Wikipedia, 18.07.2024

Zweistoffmotoren saugen ein Gas-Luft-Gemisch an, das durch eine kleine Menge eingespritzten konventionellen Flüssigkraftstoffs entzündet wird, der verbrennt (Pilotzündung) und dann das gasförmige Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet. Quelle: Wikipedia, 18.07.2024

Upscaling mit Metall-3D-Druck

Roy Campe, CTO von CMB.TECH, erklärt, dass die optimale Vermischung von Wasserstoff und Luft durch eine interne Ringstruktur erreicht wird, die einfach und schnell durch AM entwickelt wurde. "AM hat unsere gesamte Wahrnehmung dessen, was möglich ist, verändert und das Gesamtkonzept verbessert. Wir konnten diese Designmerkmale nicht einfach in etwas einbauen, das durch Gießen oder ein anderes traditionelles Herstellungsverfahren hergestellt wurde." Nach einem erfolgreichen Proof of Concept und den ersten Tests mit Materialise wurde mit der Serienproduktion begonnen. "Alles, von der Bearbeitung bis zur Montage, ist viel einfacher, wenn man die Komplexität in der Designphase durch den Einsatz von AM eliminieren kann. Materialise kümmert sich um alles und wir erhalten ein komplett fertiges Teil", erklärt Roy Campe.

Die Sichtweise des Kunden verstehen

Für Materialise ist ein entscheidender erster Schritt in der Kundenbeziehung, zu verstehen, wo der Kunde auf seinem Weg zum 3D-Druck steht. Dies ist unabhängig von der Branche unerlässlich, denn nur so kann ein maßgeschneidertes Programm entwickelt werden, das den individuellen Prioritäten des Kunden entspricht. Es ist wichtig, die geschäftlichen und technischen Faktoren zu ermitteln, die die Kunden motivieren, und herauszufinden, wie der 3D-Druck ihre Geschäftsmodelle beeinflussen kann. Dabei geht es nicht nur um Kosteneffizienz, sondern auch um die Möglichkeit, innovative Designs und komplexe Strukturen zu schaffen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden nicht möglich wären. Dabei kommen Methoden wie die Identifizierung von Möglichkeiten, die Bewertung der Machbarkeit von Technologien und Materialien sowie Design und Engineering für AM ins Spiel. Diese Ansätze helfen dabei, die Vorteile der additiven Fertigung zu erkunden und zu nutzen.

Laut Materialise ist die Zusammenarbeit mit CMB.TECH ein gutes Beispiel für die Umwandlung von Herausforderungen in Vorteile durch 3D-Druck:

- Zeit bis zur Markteinführung

- Verwaltung der Komplexität von Bauteilen mit internen Wasserstoffkanälen

- Verbesserte Leistung

- Erhöhte Funktionalität durch Gestaltungsfreiheit

Eine Revolution steht bevor

Die Dual-Fuel-Revolution ist in vollem Gange, und CMB.TECH ist an vorderster Front dabei. Bei eingehenden Aufträgen kann CMB.TECH die benötigten Teile mühelos herstellen und sich dabei auf AM und dessen Vorteile verlassen. Kurze Vorlaufzeiten ermöglichen eine Bestellung auf Abruf, was das Risiko und die Lagerkosten reduziert. Sie ermöglichen auch eine Bestellung auf Abruf, was das Risiko und die Lagerkosten reduziert. Wie bei vielen AM-Projekten werden sich die nächsten Schritte von CMB.TECH auf die kontinuierliche Entwicklung konzentrieren - Optimierung des Designs, Ausweitung des Projekts auf verschiedene Anwendungen und Minimierung von Material und Kosten, wo immer dies möglich ist.

Auch Materialise blickt positiv in die Zukunft: Die Zusammenarbeit seit 2019 ist eine Partnerschaft, die sich stetig entwickelt hat und gewachsen ist, mit zunehmender Integration zwischen den beiden Teams. Die AM-Expertise und -Fähigkeiten von Materialise ergänzen den Innovationsdrang und den Wunsch nach Veränderung bei jedem Schritt von CMB.TECH. Die Zusammenarbeit mit den Kunden erfordert ein tiefes Verständnis für ihre individuellen Bedürfnisse und Herausforderungen. Durch gezielte Analysen, maßgeschneiderte Programme und die Nutzung der einzigartigen Vorteile von AM können diese Herausforderungen erfolgreich angegangen werden. Die EOS-Technologie spielt in diesem Prozess eine entscheidende Rolle. Die Einführung von AM wird durch die Zusammenarbeit zwischen EOS und Materialise entlang der AM-Wertschöpfungskette erheblich vorangetrieben. Mit den modernen AM-Maschinen von EOS profitiert Materialise von einem hochwertigen Standard-Produktionsprozess, der die Qualität und Effizienz der Fertigung deutlich steigert. Mit den Erfahrungen und Vorteilen aus dem Einsatz der EOS Technologie ist der Contract Manufacturing Network Partner bestens gerüstet, um die vielfältigen Anforderungen seiner Kunden zu erfüllen und die Zukunft der Fertigung entscheidend mitzugestalten. Die Zusammenarbeit ist geprägt von Vertrauen und Integration, und alle Parteien verfolgen das gemeinsame Ziel, die Welt besser und gesünder zu machen.

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