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Progettazione di motori navali ibridi dal 2003
Nel 2003, molto prima che diventasse un argomento rilevante, l’ex marinaio diventato ingegnere Graeme Hawksley iniziò a costruire il suo primo motore ibrido navale. Un giorno, mentre discuteva con il suo collega sull’applicabilità dei motori ibridi nell’industria nautica, pensò anche che l’idea avesse del potenziale e iniziò a svilupparla.
Qualche tempo dopo, presentò l’idea al Dipartimento di Commercio e Industria del Regno Unito che alla fine gli diede dei finanziamenti per il suo progetto innovativo di un sistema di idruri marini. Dopo aver trascorso circa 4 anni nello sviluppo dell’idea, lui e il suo team raccolsero ulteriori fondi per avviare la produzione, che all’epoca era un’operazione su piccola scala. È così che è nata Hybrid Marine, un’azienda locale.
L’azienda ora produce diversi tipi di ibridi marini, in modo simile ai motori per auto ibride in cui i motori a combustione interna sono combinati con motori elettrici, generatori e batterie. Oggi, i motori marini ibridi sono diventati un argomento importantissimo nel mondo navale, quindi i volumi di produzione dell’ex piccola Hybrid Marine Ltd stanno decisamente aumentando.
Graeme e il suo team hanno acquisito molta esperienza nella costruzione di ibridi negli ultimi 18 anni. Ad esempio, il meccanismo di innesto (vedi “I” in Fig. 1) che hanno appena finito di produrre utilizzando i servizi di produzione di Xometry era la revisione 10.2, il che significa che ha attraversato molte iterazioni di progettazione.
Motori ibridi per diversi tipi di navi
Oggi, Hybrid Marine produce i suoi motori per una tipologia di navi diverse: chiatte, imbarcazioni commerciali, barche offshore, barche a vela e catamarani sia su base personalizzata che di serie.
In passato sono già stati diversi progetti importanti in cui sono stati utilizzati i loro motori. Ad esempio, un cinema galleggiante che percorre i canali di Londra per 90 minuti e che deve essere abbastanza silenzioso per poter mostrare i film ai passeggeri. Hanno anche realizzato il progetto Piano Boat, dove un pianista professionista ha allestito un piccolo auditorium su una barca per esibirsi mentre galleggia. In entrambi i casi, i motori di Hybrid Marine si sono adattati perfettamente grazie a una modalità elettrica silenziosa.
Hybrid Marine solitamente basa i propri sistemi su motori diesel da 20 a 150 HP con motori elettrici fino a 20 KWh per albero. La chiatta più grande con cui hanno lavorato era lunga 38 metri e pesava 100 tonnellate, quindi richiedeva un potente sistema ibrido.
Meccanismi ibridi complessi
Come ci spiega Hawksley, è una grande sfida ingegneristica costruire un motore ibrido in quanto sono intrinsecamente complessi. Lui e il suo team richiedono una profonda conoscenza dei motori diesel, della meccanica, dell’elettronica e dei sistemi di controllo, dell’hardware e del software per costruire i motori. Di conseguenza, i loro motori possono eseguire sei operazioni di base:
- Motore diesel standard
- Motore elettrico
- Spinta motore diesel con alimentazione elettrica (parallelo)
- Azionamento del motore in fase di caricamento dell’albero per generare elettricità
- Generazione di energia autonoma quando il motore è in funzione senza accendere l’albero di trasmissione
- Generazione elettrica da un’elica rotante durante la navigazione libera
Batterie di alimentazione degli ibridi
Oltre alla generazione di energia in modalità 4, 5 o 6, le batterie da 48 V che alimentano i motori elettrici possono essere caricate anche tramite una presa di corrente standard oppure con generatori solari o eolici presenti a bordo. Nelle modalità di navigazione lenta e quando la batteria è completamente carica, alcuni motori possono lavorare per l’intera giornata.
La fornitura di componenti meccanici tramite Xometry è un grande slancio per il business
Oltre ai componenti elettronici come i circuiti stampati, i motori ibridi richiedono molti componenti meccanici che devono essere realizzati a disegno. Esistono componenti più semplici come staffe o meccanismi complessi come una frizione di un albero. L’ultimo disegno della frizione di Hybrid Marine è composto da 12 parti diverse che devono essere prodotte con vari tipi di materiale come acciaio inossidabile o Delrin.
Hawksley utilizza i servizi di produzione su richiesta di Xometry per produrre queste parti lavorate a CNC e in lamiera. Hawksley pensa che la cosa migliore dei servizi Xometry sia data dal fatto che andando online con un file .step si possa ottenere immediatamente un prezzo e dei tempi di consegna, il che è un grande vantaggio nella loro attività.
Di norma, occorre creare un disegno, chiedere il preventivo di almeno tre aziende, trascinare il disegno su alcune scrivanie per alcune settimane e poi ottenere come risposta un “potrebbe essere questo o potrebbe essere quello”. “Con Xometry, non dobbiamo passare attraverso questo”, afferma Hawksley.
Processo di disegno molto più veloce
Un altro aspetto che trova positivo sono le descrizioni della tecnologia che usa Xometry e i suggerimenti su progettazione e riduzione costi delle parti. La sua azienda utilizza queste risorse mentre realizza le parti e si accorge immediatamente di come tali raccomandazioni si riflettano sul prezzo. Tutto ciò si traduce nel processo di progettazione di una nuova versione della frizione albero appena rilasciata, in quanto sono molto più veloci di prima che iniziassero a lavorare con Xometry.
In precedenza, potevano passare fino a 6 mesi di progettazione prima ancora di poter capire il costo di ciò che stavano disegnando e rendersi quindi conto che era troppo oneroso. Con Xometry possono eseguire il processo dalla progettazione al prototipo in sole 3-4 settimane: “è rivoluzionario”.
Attualmente, Hybrid Marine utilizza la lavorazione CNC, la fabbricazione di lamiere e la termoformatura per produrre i propri componenti personalizzati. Tuttavia, stanno anche monitorando gli sviluppi nella stampa 3D in metallo, che sta già diventando sempre più popolare nella produzione personalizzata.
Maggiori informazioni
Sito internet della Hybrid Marine: https://www.hybrid-marine.co.uk
Email: info@hybridmarine.co.uk
Riguardo a Xometry
Xometry è la piattaforma di produzione on-demand leader al mondo. Offriamo un’enorme capacità di rete, preventivi online istantanei e prezzi interessanti. La nostra rete europea di oltre 2.000 impianti produttivi ci consente di mantenere costantemente tempi di consegna rapidi offrendo al contempo un’ampia gamma di funzionalità, tra cui lavorazione CNC, stampa 3D, fabbricazione di lamiere e stampa a iniezione. Xometry lavora con una base di clienti diversificata, che va dalle startup alle aziende Fortune 100 come BMW e Bosch.
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