Michigan-Hersteller restaurieren gesunkenes Vietnam-Patrouillenboot, Veteranen ehren

Zusammenarbeit zwischen Guss und Bearbeitung zur Re-Engineering einer verlorenen Komponente eines Vietnam-Ära-Patrouillenboots

Muskegon-basierte Hersteller Eagle CNC und Eagle Alloy stellten ihre Fähigkeiten auf die Probe, als sie sich daran machten, eine Schlüsselkomponente eines Vietnam-Ära-Patrouillenboots als Stahlguss nachzubilden. Für das Team hinter dem Guss geht es bei diesem Projekt um mehr als nur ein Boot zu reparieren; es geht darum, Geschichte zu bewahren, das Erbe derer zu ehren, die dienten und opferten, und sicherzustellen, dass ihre Geschichten für kommende Generationen weitererzählt werden.

„Kann dieses Teil nachgebildet werden?“

Das war die Frage, die Mark Fazakerley stellte, als er ein korrodiertes und gebrochenes Bauteil untersuchte, das aus dem gesunkenen Rumpf seines Bootes geborgen wurde. Es war eine trügerisch einfache Frage – denn dies war nicht einfach irgendein Teil, und dies war nicht einfach irgendein Boot. Das Schiff war ein originales Mark I PBR (Patrol Boat, Riverine) aus dem Vietnamkrieg, und das betreffende Teil war ein 60 Jahre altes Pumpengehäuse, eine lebenswichtige Komponente des Antriebssystems. Als das Pumpengehäuse versagte, verursachte es, dass das Boot unerwartet im Muskegon Lake sank.

Fazakerleys Verbindung zu PBRs ist sowohl beruflich als auch tief persönlich. Ein Navy-Veteran, der im Vietnamkrieg diente, war er fast der PBR-Dienst zugeteilt worden, bevor er LSD (Landing Ship, Dock) Operationen zugewiesen bekam. Sein Interesse an PBRs spiegelt ein anhaltendes Gefühl der Verbundenheit zu denen wider, die auf den Flüssen in Vietnam dienten – einige von ihnen Freunde aus seiner Gemeinde in Muskegon, die an Bord von PBRs dienten. Für Mark Fazakerley war die Wiederbelebung des PBR nicht einfach ein Reparaturprojekt; es war eine Mission, die Vergangenheit und diejenigen zu ehren, die dienten.

Um diesem Ruf zu folgen, traten die in Muskegon ansässigen Unternehmen Eagle Alloy und Eagle CNC ein, beide langjährige Führer im Metallguss und in der Bearbeitung. Es war eine passende Verbindung, da Mark Fazakerley auch Mitbegründer von Eagle Alloy und Vorstandsvorsitzender beider Unternehmen ist. Was folgte, war eine monatelange Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren, Gießern und Bearbeitungsspezialisten, die jeweils ihre Expertise einbrachten, um ein Stück Marinegeschichte wiederherzustellen. Das Ergebnis war mehr als nur ein technischer Erfolg; es war eine Hommage an Veteranen und ein Beweis dafür, was durch Teamwork und gemeinsames Engagement erreicht werden kann.

Die historische Bedeutung von PBRs

River Patrol Boats gehörten zu den ikonischsten Schiffen des Vietnamkriegs. Sie dienten als Teil der Brown Water Navy, benannt nach den schlammigen Bedingungen der vietnamesischen Flüsse und Deltas. Diese Boote hatten keine Propeller und konnten in nur 18 Zoll Wasser operieren, was sie ideal für die Patrouille flacher und enger Binnenwasserwege machte, wo traditionelle Marineschiffe nicht hinkamen.

Film-Trivia: In „Apocalypse Now“ ist das Boot, das Captain Willard (Martin Sheen) flussaufwärts bringt, ein PBR.

PBRs waren von 1966 bis 1973 im Dienst. Klein, wendig und schwer bewaffnet, führten sie hochriskante Missionen durch wie das Ausspähen der Flüsse und Kanäle nach feindlichen Kräften, das Stoppen feindlicher Nachschublieferungen und Aufklärungspatrouillen. Sie waren auch die primären Schiffe, die Hinterhalte in feindlichem Gebiet durchführten. Besatzungen operierten unter ständiger Bedrohung und häufigem Beschuss, was PBR-Dienst zu einer der gefährlichsten Aufgaben im Krieg machte. Etwa 3.500 Matrosen dienten an Bord dieser Schiffe – sie riskierten ihr Leben in einem Kriegsschauplatz, der oft übersehen wird.

Das Boot im Zentrum dieses Projekts hat besonderen historischen Wert. Es ist ein Mark I PBR, das erste in Vietnam eingesetzte Modell. Von den 161 von der Navy gebauten Mark I Booten ist dies Nummer 161 – das allerletzte seiner Art, das produziert wurde, und das einzige bekannte Mark I, das heute noch in Betrieb ist.

„PBR Underway in Suisun Bay“, 1966 (National Archives)

Schiff verlassen! Ein Sink-Rückschlag wird zur Chance

Mark Fazakerleys PBR wurde mehrfach auf der Wings Over Muskegon Air Show ausgestellt, und jeden Memorial Day nimmt es an einer Veterans Day-Veranstaltung neben dem USS Silversides Submarine teil. Sein Betrieb bietet eine seltene, praktische Verbindung zur Vergangenheit und steht als lebendige Erinnerung an den Mut und das Opfer der tapferen Männer, die im Vietnamkrieg dienten.

PBR #161 ausgestellt im USS Silversides Submarine Museum in Muskegon, MI

Aber wie das Schicksal so spielt, verschonte das Überleben eines Kriegs es nicht vor friedlichen Problemen. Während was eine routinemäßige Ausfahrt sein sollte, sank das Boot plötzlich. Der PBR gab regelmäßig Fahrten auf dem Muskegon Lake, und an diesem bestimmten Tag gab es einen lauten Knall an Bord – dann begann das Boot ohne Vorwarnung schnell Wasser zu nehmen. Passagiere, einschließlich Marks Schwiegersohn, mussten über Bord springen, als das Boot unter ihnen sank.

Innerhalb von vier Minuten war PBR #161 in 53 Fuß Tiefe verschwunden. Glücklicherweise kamen nahe Fischer zur Rettung der Passagiere, und niemand wurde verletzt. Rechts: Fischer retten die Passagiere und die Besatzung von PBR #161.

Mark dachte, er würde sein Boot nie wiedersehen, aber Taucher boten sich freiwillig an zu helfen und hoben es mit Bergungsballons wieder an die Oberfläche. Nach der Inspektion des Bootes wurde die Ursache des Versagens klar: Ein Stück des Pumpengehäuses war zerbrochen. Diese Komponente verbindet und schützt die Teile, die für das Auspumpen von Wasser und den Antrieb des Bootes verantwortlich sind. Als sie versagte, begann das System stattdessen, Wasser in das Boot zu pumpen anstatt heraus, was zum Sinken führte.

Jeder PBR hat zwei dieser Gehäuse, eines auf jeder Seite des Antriebssystems. Angesichts ihres Alters und identischen Materials wurde entschieden, beide zu ersetzen. Aber es gab ein Hindernis: Die Originalteile wurden nicht mehr hergestellt, und Marine-Überschuss war vor Jahrzehnten versiegt. Da trat Einfallsreichtum in Kraft, und Mark sah die Chance, das Teil mit ein wenig Hilfe seiner Freunde neu zu konstruieren.

„Wenn ich keinen direkten Zugang zu einer Gießerei und einer Werkstatt hätte, hätte ich dieses Teil nicht reproduzieren können. Das wäre das Ende der funktionalen Nutzung des Bootes gewesen“, sagte Mark.

Eagle Alloy und Eagle CNC nahmen die Herausforderung an. Indem sie Eagle Alloys Guss-Expertise mit Eagle CNCs Präzisionsbearbeitung kombinierten, machten sie sich daran, das Teil reverse-zu-engineeren. Dies beinhaltete die Analyse des beschädigten Bauteils, um seine Struktur und Funktion zu verstehen, und dann das Gießen und Bearbeiten von Grund auf für noch bessere Leistung und Haltbarkeit.

Der kollaborative Prozess: Vom Scan zum Guss

Ohne Blaupausen arbeiteten Eagle Alloy und Eagle CNC eng zusammen, von der Konzeption bis zur Fertigstellung, beginnend mit einer sorgfältigen digitalen Rekonstruktion und schrittweise durch einen modernen Fertigungsprozess.

Eagle Alloy konzentrierte sich auf Formdesign und Gussvorbereitung, während Eagle CNC – der Endbearbeiter – sicherstellte, dass Design und Endprodukt alle erforderlichen Spezifikationen erfüllten. Beide Teams arbeiteten gleichzeitig, aber unabhängig, wobei sie die Ausrichtung wahrten, um hohe Qualität zu gewährleisten, Produktionsprobleme zu minimieren und einen reibungsloseren Gesamtfertigungsprozess zu schaffen.

Nachfolgend ein Überblick über den Weg, den sie gingen, um die gerissenen PBR-Pumpengehäuse zu ersetzen.

3D-Scannen und 3D-Modellerstellung

Der erste Schritt war das Scannen der ursprünglichen Pumpengehäuse mit 3D-Scantechnologie. Dies erstellte ein detailliertes digitales Bild der Oberflächen und Form des Teils. Haven Metrology übernahm diesen Schritt und lieferte 3D-Scans der Originalteile und ein detailliertes 3D-Modell an Eagle Alloy und Eagle CNC. Diese wurden zum Ausgangspunkt für das Design der Gussform und die Führung des restlichen Prozesses.

Formdesign und Guss-Simulation

Eagle Alloy übernahm das Design der Form und führte Guss-Simulationen in einer digitalen Umgebung durch. Ihre internen Ingenieure nutzten 3D-Modellierung und Guss-Simulationssoftware, um einen Gussplan zu erstellen.

Die ursprünglichen Pumpengehäuse waren aus Ni-Hard-Eisen gefertigt, einem extrem harten, aber auch spröden Material. Eine Analyse des gebrochenen Teils zeigte umfangreiche interne Mikrorisse, und Eagle Alloy-Ingenieure kamen zu dem Schluss, dass Versprödung im Laufe der Zeit wahrscheinlich zum Versagen des Teils führte. Der Wechsel zu Edelstahl würde dem Produkt am besten dienen und Haltbarkeit sowie Beständigkeit gegen extreme Temperaturen bieten. Zuerst musste Eagle Alloy jedoch sicherstellen, dass sie das Teil erfolgreich mit dem alternativen Material herstellen konnten.

Guss-Simulationen, durchgeführt in der MAGMA-Software, waren ein entscheidender Teil des Planungsprozesses, besonders weil das neue Teil ein anderes Material verwenden würde. Eagle Alloys Ingenieure mussten die Anguss-Systeme der Form und die Gießstrategie optimieren, um die Chancen von Fehlern zu minimieren. Rechts: MAGMA-Erstarrungssimulation des Pumpengehäuses, Querschnitt (Eagle Alloy).

„Das Originalteil war aus Eisen, und Eisen fließt viel besser als Stahl“, erklärte Jason Klein, Engineering Manager bei Eagle Alloy. „Die Schaufeln gehen auf fast 1/8 Zoll runter, also mussten wir sicherstellen, dass das Metall dorthin gelangt und heiß genug ist, um alle Ecken und Winkel auszufüllen.“

Dieser Prozess – beginnend mit computergestützten Designs (CAD) und gefolgt von Simulationen – ist Teil dessen, was Design for Manufacturing (DFM) genannt wird. DFM bedeutet, Teile nicht nur für Leistung zu designen, sondern auch effizient und kosteneffektiv herstellbar zu machen. Es hilft Ingenieuren, früh kluge Entscheidungen zu treffen, damit das endgültige Teil vor dem Gießen von Metall den notwendigen Spezifikationen mit Vertrauen hergestellt werden kann.

Gleichzeitig führte Eagle CNC separate Analysen durch. Ihre Ingenieure bemerkten viele Inkonsistenzen in den beiden ursprünglichen Pumpengehäusen, was angesichts der technologischen Fortschritte in der Fertigung über die letzten 60 Jahre nicht unbedingt überraschend war. Den Mittelweg einschlagend, etablierte Eagle CNC nominale Maße, um sicherzustellen, dass die neuen Komponenten gemäß modernen Fertigungsstandards konsistent wären.

Die beiden Unternehmen kommunizierten eng, um sicherzustellen, dass die Form – und das resultierende Gussteil – ausreichend Bearbeitungszugabe enthielt, um Eagle CNC zu ermöglichen, die kritischen Dimensionen herauszuarbeiten.

Zusätzlich machte sich Eagle CNC daran, die Messingeinsätze – die Wellenlager, die durch das Pumpengehäuse liefen – von Grund auf neu zu erstellen. „Ich verbrachte 2+ Stunden damit, das Originalteil chirurgisch aus dem gebrochenen Gehäuse zu entfernen. Sobald ich das alte Teil aus dem Gehäuse hatte, arbeitete ich an der Reverse-Engineering der Form“, erinnerte sich Brandon Mead, Process Engineering Manager bei Eagle CNC.

Diese Einsätze würden später eingewindet und in das endgültige Pumpengehäuse geschraubt, wodurch die Turbinenwelle sich drehen und das Boot antreiben konnte.

3D-Druck und Guss

Sobald das Formdesign des neuen Pumpengehäuses bereit war, wurde die physische Form von Ohio-basiertem Humtown Products 3D-gedruckt, die auf 3D-gedruckte Sandformen spezialisiert sind. Während Eagle Alloys Hauptprozess Schalenformen ist, ist 3D-gedrucktes Formen eine hervorragende Option für Prototypen und Kleinserien.

Nach dem Druck lieferte Humtown die Formen an Eagle Alloy, um die Metallgüsse zu gießen. Rechts: Eagle Alloy Bediener baut 3-teiligen Kern in die Form ein (Eagle Alloy).

Den Guss richtig hinzubekommen, erforderte ein paar Versuche. Die komplexe interne Struktur des Teils machte es notwendig, von einer zweiteiligen auf eine dreiteilige Form umzusteigen, damit sie richtig zusammengebaut werden konnte, und das erforderte mehrere Neudesigns.

Trotz der Herausforderungen ermöglichten schnelles Feedback und Zusammenarbeit mit Humtown schnelle Anpassungen, und die Teams gelangten schließlich zu einem Formdesign, das funktionierte. Eagle Alloy vollendete dann den Guss in ihrer Gießerei, und das Gussteil ging an Eagle CNC, um den Job zu beenden.

Bearbeitung bei Eagle CNC

Im Fertigungsprozess ist CNC-Bearbeitung oft der letzte Schritt und einer der wichtigsten: Hier werden alle endgültigen Details hinzugefügt, kritische Toleranzen eingehalten und alle anderen Anpassungen vorgenommen, um das Teil zu vervollständigen.

Das Bearbeitungsteam hatte bereits die Chance, Modelle zu studieren und Bearbeitungsprogramme zu planen, aber die eigentliche Arbeit begann, als sie die Gussstücke von Eagle Alloy erhielten. Sie richteten benutzerdefiniertes Werkzeug ein, entwarfen Vorrichtungen, um die Werkstücke zu halten, und maßen während des gesamten Prozesses akribisch, um sicherzustellen, dass alle Teile zusammenpassen und wie geplant funktionieren würden.

Da dieses Projekt so viel Komplexität hatte und viel auf dem Spiel stand in Bezug auf Material- und Arbeitsinvestition, wusste Eagle CNC, dass sie null Fehlertoleranz hatten. Brandon Mead arbeitete eng mit Operation Black Sheep zusammen, einer in Muskegon ansässigen gemeinnützigen Organisation, die sich der Ehrung der Geschichte von PBRs und der Veteranen widmet, die auf ihnen dienten. Black Sheep restaurierte kürzlich ihren eigenen Mark II PBR und lieferte wertvolle Einblicke, wie die einzelnen Teile zusammenpassen, um das Boot funktionsfähig zu machen. Sie lagerten auch Marks PBR in ihrem Lager, während es außer Betrieb war, was den Herstellern einfachen Zugang für Inspektionen bot.

„Ich wollte das Teil und seine Anwendung verstehen“, sagte Brandon. „Nur Löcher in einem Teil zu sehen, reicht nur so weit; zu wissen, wofür es ist und die paarenden Komponenten zu verstehen, ist essenziell. Dies wird Dimensionen, Toleranzen, Freiräume und manchmal sogar Verbesserungen informieren.“

Links nach rechts: Rohguss bei Eagle Alloy; Teil in Vorrichtung bei Eagle CNC; Teil nach Bearbeitung bei Eagle CNC

Basierend teilweise auf dem neuen Wissen, das Brandon von seinen Besuchen bei Black Sheep gewann, durchlief Eagle CNC mehrere Iterationen ihres ursprünglichen Plans. Sie schätzen, dass die Bearbeitung des ersten Teils fast zwei Wochen dauerte. Das zweite Teil, so Eagle CNC Präsident Jason Clark, dauerte etwa vier Stunden.

Eagle CNC nutzte eine Reihe von Maschinen, um die Teile zu bearbeiten. Das Pumpengehäuse wurde in einer Doosan 5500 Horizontalfräsmaschine bearbeitet, wobei zwei Bearbeitungsvorrichtungen (intern maßgefertigt) verwendet wurden, um das Teil für die Verarbeitung zu halten. Währenddessen wurde der Messingeinsatz, der durch den Kern des Teils lief, aus Rohmaterial mit einer Mazak Multiplex 6200Y Horizontaldrehmaschine bearbeitet, mit vollständig maßgefertigten Vorrichtungen und Programmierung, entworfen von Eagle CNC.

Als Eckpfeilerpartner in der Zusammenarbeit zeigte Eagle CNCs Arbeit am reverse-engineerten Pumpengehäuse die Breite ihrer Bearbeitungsfähigkeiten.

„Wir wussten alle, dass wir die Fähigkeit hatten“, sagte Jason Clark. „Es ist cool, wenn man seine Engineering-Abteilung mit so etwas testen kann und sieht, wie es zu einem Produkt und einer fertigen Lösung wird.“

Brandon Mead, Eagle CNC Process Engineering Manager, mit beiden fertigen Teilen

Links nach rechts: Originales Pumpengehäuse; Re-engineertes Pumpengehäuse

Links nach rechts: Originales Wellenlager; Re-engineertes Wellenlager

Kollaborative Fertigung ist der Schlüssel zu Qualität und Effizienz

Eine der größten Stärken dieses Projekts war die Zusammenarbeit zwischen den Bearbeitungs- und Gussunternehmen innerhalb der Eagle Group. Während Eagle CNC das Teil direkt aus dem Vollen hätte bearbeiten können, wäre dieser Ansatz weitaus materialintensiver und kostspieliger gewesen. Durch Gießen und anschließendes Bearbeiten wurden die Gesamtkosten des Projekts um tausende Dollar reduziert. Die Materialkosten für die Bearbeitung aus dem Vollen allein hätten die Kosten um den Faktor vier erhöhen können.

Diese Art der Zusammenarbeit ist ein Markenzeichen des Ansatzes der Eagle Group – Kunden eine Komplettlösung für komplexe Komponenten zu bieten. In diesem Fall brachte es auch ein historisch signifikantes Teil zurück zum Leben – etwas, das kein einzelnes Team allein erreichen konnte.

Jenseits des Metalls: Was das PBR-Projekt der Eagle Group repräsentiert

Es dauerte vier Monate, die Idee der Re-Engineering des gebrochenen Pumpengehäuses von der Konzeption bis zur Fertigstellung zu bringen. Die neue Komponente ist nun fertig, und die Eagle Group kümmert sich um einige zusätzliche Reparaturen, um das Boot in Top-Zustand zu bringen. Mark Fazakerley hofft, es bis zum 4. Juli wieder auf dem Wasser zu haben.

Für viele aus der Vietnamkriegs-Ära ist PBR #161 ein mächtiges Symbol. Es dient als greifbare Möglichkeit, Geschichte zu bewahren und Geschichten für zukünftige Generationen am Leben zu erhalten.

Titelseiten-Collage: Ein PBR (Patrol Boat, Riverine) auf dem My Tho River, Südvietnam, Juni 1969 (National Archives); Eagle Alloy Bediener gießen Edelstahl in Pumpengehäuse-Formen