Wenn für ein Projekt ein Druckbehälter benötigt wird, der in keinem Katalog zu finden ist, nehmen die üblichen Beschaffungswege viel Zeit in Anspruch. Die Fertigung eines Guss- oder Schmiedeteils kann 6 bis 18 Monate oder länger , bis es fertiggestellt und geliefert ist, und eine Sonderform passt selten in eine Standard-Fertigungslinie. Die additive Fertigung mittels Lichtbogen-Drahtschmelzverfahren (WAAM) bietet einen alternativen Weg. Ein Roboter baut den Behälter Schicht für Schicht aus Metalldraht auf, wobei die Düsen und Anschlüsse im selben Stück gedruckt werden.
So fertigt MX3D kundenspezifische Druckbehälter. Der Druckvorgang dauert Tage statt Monate, und der Behälter ist stabil, langlebig und entspricht denselben Druckvorschriften wie ein herkömmlicher Behälter. Da WAAM mit den meisten schweißbaren Metallen arbeitet, können wir das Material auch an Ihre Branche anpassen, beispielsweise Edelstahl, Duplex- und Super-Duplex-Stahl, Aluminiumsowie andere Legierungen. Um den Prozess zu starten, benötigen wir lediglich eine CAD-Datei. Daraus erstellen wir dann ein zuverlässiges 3D-gedrucktes Druckgefäß, das wir innerhalb kurzer Zeit liefern.
Fordern Sie ein Angebot für Ihren Druckbehälter an →
Wann gilt ein 3D-gedruckter Druckbehälter sinnvoll sein?
Es gibt mehr als eine Möglichkeit, einen Druckbehälter herzustellen. Klassische Druckbehälterfertigung wird Stahlblech zu einem Mantel gewalzt und mit Böden und Stutzen verschweißt. Dies eignet sich gut für zylindrische Standardbehälter. Schmieden und Gießen sind für dicke, kompakte oder stark beanspruchte Teile geeignet, gehen jedoch mit langen Vorlaufzeiten einher. WAAM druckt den Druckbehälter direkt aus einem 3D-Modell.
Die beste Vorgehensweise hängt von der Größe des Behälters, der Stückzahl, der Komplexität der Form und Ihrem Termin ab. Der 3D-Druck ist die beste Wahl, wenn Sie schnell einen großen oder komplexen Behälter benötigen – sei es als Einzelstück oder in kleiner Stückzahl. Drei Faktoren machen den Unterschied:
| Vorteil | Was das für Sie bedeutet |
| Schneller | Bei WAAM werden pro Stunde 2 bis 8 kg Metall abgeschieden, und der Druckvorgang beginnt, sobald das Design fertig ist. Sie sparen sich das Warten auf Stanzformen, Muster und geschmiedete Rohlinge. |
| Robust und normkonform | Unsere Druckbehälter werden gemäß den Anforderungen der PED und der ASME gefertigt. |
| Komplexe Formen | Düsen, Stutzen und Spezialanschlüsse werden direkt in das Gehäuse eingedruckt. Das bedeutet, dass weniger Schweißverbindungen hergestellt und geprüft werden müssen. Für Sonderformen sind keine speziellen Werkzeuge erforderlich. |
Situationen, in denen WAAM den Unterschied ausmacht
Abgesehen von diesen Vorteilen eignen sich einige Projekte ganz besonders für WAAM:
- Einzelstücke und Kleinserien. Guss und Schmieden lohnen sich nur bei Serienfertigung, da zunächst die Werkzeuge angefertigt werden müssen. Da keine Werkzeugkosten anfallen, bleibt ein einzelnes gedrucktes Gefäß erschwinglich.
- Dringende Ersatzteile. Wenn ein Behälter ausfällt oder das Ende seiner Lebensdauer erreicht, bedeutet jede Woche Wartezeit einen Betriebsausfall. Falls der ursprüngliche Lieferant das Teil nicht mehr herstellt, arbeiten wir anhand der Originalzeichnung oder führen ein Reverse-Engineering des vorhandenen Behälters durch und drucken einen Ersatz.
- Speziallegierungen. Bei Duplex-, Super-Duplex- und Nickellegierungen in Platten- oder Schmiedebearbeitung können lange Lieferzeiten seitens des Herstellers auftreten. Schweißdraht ist ein Standard-Verbrauchsmaterial und daher in der Regel leichter zu beschaffen.
- Zu validierende Entwürfe. Wenn es sich um einen neuen Entwurf handelt, können Sie zunächst ein einziges Gefäß drucken, es testen und anpassen, bevor Sie sich zu einer größeren Bestellung entschließen.
Wenn Ihr Projekt einer dieser Situationen entspricht, lohnt es sich, WAAM mit dem herkömmlichen Vorgehen zu vergleichen.
Normen, Qualifikationen und Zertifizierungen
Für einen Druckbehälter legt die Norm fest, wie er zu konstruieren, zu fertigen und zu prüfen ist. Wir fertigen unsere Druckbehälter in unserem Werk gemäß den folgenden Zulassungen und Industriestandards.
PED (2014/68/EU)
Die PED ist die europäische Richtlinie für Druckgeräte über 0,5 bar. Sie unterteilt Geräte anhand des maximalen Drucks, des Volumens und der Art des Mediums in vier Kategorien, von I bis IV. Je höher die Kategorie, desto strenger ist die Konformitätsbewertung. Ab Kategorie II wird eine benannte Stelle hinzugezogen, deren Rolle mit steigender Kategorie an Bedeutung gewinnt. Das Druckgerät erhält dann eine CE-Kennzeichnung und eine Konformitätserklärung.
Bedrucktes Metall fällt noch nicht unter die harmonisierten Werkstoffnormen. Bei einem bedruckten Behälter wird der Werkstoff daher im Rahmen einer besonderen Werkstoffprüfung (PMA) zugelassen. Bei Behältern der Kategorien III und IV wird diese Prüfung von der benannten Stelle durchgeführt.
ASME VIII
ASME BPVC Abschnitt VIII ist die US-Norm für den Bau von Druckbehältern. Er legt die Vorschriften für Konstruktion, Werkstoffe, Fertigung, Inspektion und Prüfung fest. Abschnitt 1 wird am häufigsten angewendet.
ASME IX
ASME IX regelt die Qualifizierung von Schweißverfahren. Da es sich bei WAAM um ein Lichtbogenschweißverfahren handelt, sind unsere Druckverfahren gemäß dieser Norm qualifiziert. Jedes Verfahren wird in einer Schweißverfahrensanweisung (WPS) festgehalten und anhand von Prüfkörpern nachgewiesen, was in einem Verfahrenqualifikationsprotokoll (PQR) dokumentiert wird. Bei WAAM sind die Druckparameter Bestandteil dieses Verfahrens. Ändert sich ein Schlüsselparameter so, dass er außerhalb des qualifizierten Bereichs liegt, muss das Verfahren erneut qualifiziert werden.
DNV AMC3
MX3D ist die erste WAAM-Anlage , die nach AMC3 zertifiziert ist, der höchsten Klasse gemäß DNV-ST-B203, dem DNV-Standard für 3D-gedruckte Metallteile. Der Standard unterteilt gedruckte Teile in Klassen, je nachdem, welche Folgen ein Versagen des Teils hätte, wobei AMC3 kritische, hochbelastete Teile abdeckt. Das Audit umfasste unsere Anlage, unsere MetalXL-Software und unsere WAAM-Verfahren, einschließlich mechanischer Prüfungen, Materialvalidierung und Qualitätskontrolle. Für Sie bedeutet dies, dass ein gedrucktes Teil aus unserer Anlage in Amsterdam mit einer DNV-Zertifizierung ausgestattet ist.
Qualität und Rückverfolgbarkeit
Unser Qualitätsmanagementsystem ist von DNV nach ISO 9001 zertifiziert, und unser Werk verfügt über eine LRQA-AM-Werkszulassung. Jedes Gefäß ist rückverfolgbar, vom Werkstoffzertifikat des Drahtes bis hin zu den Druckdaten jeder einzelnen Schicht.
Möchten Sie wissen, wie die Zertifizierung eines gedruckten Teils abläuft? Lesen Sie Können WAAM-Teile zertifiziert werden?
So prüfen wir unsere Druckbehälter
Wir überprüfen das Gefäß während des Druckvorgangs und nicht erst am Ende.
MetalXL-Prozessdaten. MetalXL erfasst für jede Schicht die Temperatur zwischen den Durchgängen, die Drahtvorschubgeschwindigkeit, den Strom, die Spannung und die Brennerposition und bildet diese Daten auf dem 3D-Modell ab. Es zeigt, an welchen Stellen die Wand dünner oder dicker als geplant ist, und liefert einen Hinweis auf die Dichte. Wenn die Daten eine Abweichung anzeigen, passen wir den Druck an. Dieselbe Darstellung zeigt unseren Prüfern genau, worauf sie bei der zerstörungsfreien Prüfung achten müssen.
Zerstörungsfreie Prüfungen und Druckprüfungen. Vor der Auslieferung wird jeder Behälter einer zerstörungsfreie Prüfungen: Sichtprüfung, Ultraschallprüfung, Röntgenprüfung oder Farbeindringprüfung, je nach Werkstoff und Geometrie. Anschließend wird es einer Druckprüfung unterzogen. Der Prüfdruck ist in den Normen festgelegt: gemäß PED mindestens das 1,43-Fache des maximal zulässigen Drucks; gemäß ASME VIII Division 1 das 1,3-Fache des maximal zulässigen Betriebsdrucks.
Zerstörungsprüfung auf Anfrage. Bei einer neuen Konstruktion können wir ein Testgefäß herstellen und es so lange unter Druck setzen, bis es platzt. Dadurch lässt sich feststellen, bei welchem Druck das Gefäß versagt und wie groß die Sicherheitsreserve gegenüber dem Auslegungsdruck ist.
Von der CAD-Datei bis zum geprüften Behälter: Was Sie erhalten
Als Hersteller von kundenspezifischen Druckbehälternübernehmen wir jeden Schritt – von Ihrer CAD-Datei bis hin zu einem geprüften Druckbehälter mit den entsprechenden Unterlagen.
- Senden Sie Ihre Anfrage. Teilen Sie uns Ihre CAD-Datei, die Materialkategorie und gegebenenfalls Ihre Zertifizierungsanforderungen mit.
- Machbarkeit und Angebot. Unsere Ingenieure prüfen die Bedruckbarkeit, das Material und den Code-Pfad. Sie erhalten einen Preis und einen Liefertermin.
- Entwurf für den Druck. Wir passen das Modell für WAAM an und stimmen den Prüfplan mit Ihnen und, falls erforderlich, mit der benannten Stelle ab.
- Druck. Je nach Größe des Schiffes dauert es Stunden bis Tage.
- Nachbearbeitung. Wärmebehandlung, Fräsen und Bearbeitung von Flanschen und Anschlüssen sowie bei Bedarf Beschichtung durch zertifizierte Partner.
- Prüfung und Kontrolle. Druckprüfung, zerstörungsfreie Prüfung, mechanische Prüfungen und Maßprüfung.
- Dokumentation und Lieferung. Der Behälter wird mit vollständigen Unterlagen (Werkstoffzertifikat und Fertigungsunterlagen) geliefert.
Wie lange dauert es?
Die Lieferzeit hängt von drei Faktoren ab: der Geometrie, dem Material und dem Volumen des Behälters. Ein Behälter, den wir bereits zuvor gedruckt haben, ist am schnellsten fertig, da die Druckstrategie bereits vorliegt. Für eine neue Geometrie verfügen wir bereits über bewährte Parameter für gängige Materialien wie Edelstahl und Aluminium. Duplex, Super-Duplex und andere Legierungen benötigen mehr Zeit. Je größer das Volumen, desto länger dauert der Druckvorgang.
| Geometrie | Umfang | Lieferzeit |
| Von MX3D bereits gedruckte Geometrie | 0 – 0,5 m³ | 1–2 Wochen |
| 0,5 – 1 m³ | 2–4 Wochen | |
| 1 m³ und mehr | 4+ Wochen | |
| Neue Geometrie aus Edelstahl oder Aluminium | 0 – 0,5 m³ | 2–4 Wochen |
| 0,5 – 1 m³ | 4–6 Wochen | |
| 1 m³ und mehr | 6+ Wochen | |
| Neue Geometrie aus Duplex, Super-Duplex oder einer anderen Legierung | 0 – 0,5 m³ | 4–6 Wochen |
| 0,5 – 1 m³ | 6–8 Wochen | |
| 1 m³ und mehr | 8+ Wochen |
WAAM-Druckbehälter Wir haben sie bedruckt und geprüft
Unser maßgefertigte Druckbehälter aus Edelstahl wurde in 47 Stunden auf unserem M1 Metal AM-System aus ER316LSi gedruckt. Die Stutzen und Anschlüsse wurden direkt in den Mantel eingedruckt, sodass keine zusätzlichen Schweißarbeiten zu ihrer Befestigung erforderlich waren. Der Aluminiumbehälter wurde auf dieselbe Weise aus ER5183, einer Legierung in Marinequalität, gefertigt. Dies zeigt, dass sich das WAAM-Verfahren auch für große, leichte Druckbehälter eignet.
WAAM-gedruckte Druckbehälter von MX3D: Material, Größe, Gewicht und Druckdauer
| Edelstahlbehälter | Aluminiumbehälter | |
| Material | Edelstahl ER316LSi | ER5183 Aluminium |
| Abmessungen | 409 × 409 × 625 mm | 790 × 790 × 1.050 mm |
| Gewicht | 61 kg | 52 kg |
| Druckzeit | 47 Stunden | 32 Stunden |
| Wandstärke | 8 mm | 6 mm |
Kundenprototyp: Ein Wassertank aus Edelstahl für Fourinox
Fourinox benötigte einen Druckbehälter zur Wasseraufbewahrung und fragte uns, ob dieser im 3D-Druckverfahren hergestellt werden könne. Um diese Frage zu beantworten, begannen wir mit einem kleinen Prototyp. Wir druckten den Behälter aus Edelstahl 316L: ein zylindrischer Körper mit gewölbten Enden und einem Flanschanschluss, etwa 450 mm lang und mit einem Durchmesser von 150 mm. Anschließend schickten wir ihn an Fourinox, wo eigene Tests damit durchgeführt wurden. Man war mit den Ergebnissen zufrieden, und der Prototyp bildete den Auftakt unserer Zusammenarbeit.
Häufig gestellte Fragen zu maßgefertigten Druckbehältern
Was ist ein Druckbehälter?
Ein Druckbehälter ist ein geschlossener Behälter, der ein Gas oder eine Flüssigkeit unter einem Druck enthält, der sich von dem der Umgebungsluft unterscheidet. Reaktoren, Separatoren, Druckluftbehälter und Wärmetauschergehäuse sind gängige Beispiele. Da ein Versagen gefährlich sein kann, wird jeder Druckbehälter gemäß einer Norm wie PED oder ASME VIII konstruiert, gebaut und geprüft.
Wie werden Druckbehälter hergestellt?
Bei der herkömmlichen Druckbehälterfertigungwird Stahlblech zu einem Mantel gewalzt, die Böden werden geformt und die Stutzen angeschweißt. Bei der Druckbehälter aus additiver Fertigung wird Schicht für Schicht aus einem Metalldraht als Ausgangsmaterial gedruckt, einschließlich der Stutzen. In beiden Fällen wird der Behälter anschließend bearbeitet, geprüft und einer Druckprüfung unterzogen.
Aus welchem Material bestehen Druckbehälter?
Die meisten bestehen aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahl. Duplex-, Super-Duplex-, Aluminium- und Nickellegierungen kommen in korrosiven, kryogenen oder Hochtemperaturanwendungen zum Einsatz. Für ein gedrucktes kundenspezifischen Druckbehälter aus Stahlhängt die Wahl vom Medium, der Temperatur und dem Druck ab. Unser WAAM-Leitfaden zur Werkstoffauswahl hilft Ihnen bei der Auswahl.
Was ist ein ASME-Druckbehälter?
Ein ASME-Druckbehälter wird gemäß ASME BPVC Abschnitt VIII, der wichtigsten Norm für Druckbehälter in den USA, konstruiert, gefertigt und geprüft. Ein zugelassener Prüfer kontrolliert die Arbeiten, und der Behälter erhält einen ASME-Stempel. Auch viele Käufer außerhalb der USA verlangen diesen Stempel, insbesondere in der Öl- und Gasbranche.
Wie schweißt man Druckbehälter?
Druckbehälter werden von qualifizierten Schweißern nach einem gemäß ASME IX oder EN ISO 15614 geprüften Verfahren geschweißt. Anschließend wird jede Schweißnaht einer zerstörungsfreien Prüfung unterzogen. Bei der der Fertigung von Druckbehältern aus Edelstahlbegrenzen kohlenstoffarme Sorten wie 316L (Edelstahl) die Korrosion an den Schweißnähten. WAAM ist selbst ein Lichtbogenschweißverfahren und unterliegt daher denselben Qualifizierungsvorschriften.
Fordern Sie ein Angebot für Ihren Druckbehälter an
Wählen Sie einen speziellen Druckbehälter zu beschaffen? Senden Sie uns Ihre CAD-Datei mit Angaben zum Werkstoff, der benötigten Zertifizierung, dem Auslegungsdruck und Ihrem Termin. Unsere Ingenieure werden Ihnen dann die beste Vorgehensweise, einen Preis und einen Liefertermin vorschlagen.
