Michigan-Hersteller restaurieren versunkenes Vietnam-Patrouillenboot zu Ehren von Veteranen

Zusammenarbeit zwischen Guss und Bearbeitung zur Neukonstruktion einer verlorenen Komponente eines Patrouillenboots aus der Vietnam-Ära

Die in Muskegon ansässigen Hersteller Eagle CNC und Eagle Alloy stellten ihre Fähigkeiten auf die Probe, als sie sich daran machten, eine Schlüsselkomponente eines Patrouillenboots aus der Vietnam-Ära als Stahlguss nachzubilden. Für das Team hinter dem Casting geht es bei diesem Projekt um mehr als nur die Reparatur eines Bootes; Es geht darum, die Geschichte zu bewahren, das Erbe derer zu würdigen, die gedient und Opfer gebracht haben, und sicherzustellen, dass ihre Geschichten auch für kommende Generationen erzählt werden.

„Kann dieser Teil neu erstellt werden?“

Das war die Frage, die Mark Fazakerley stellte, als er ein korrodiertes und kaputtes Bauteil untersuchte, das aus dem versunkenen Rumpf seines Bootes geborgen wurde. Es war eine täuschend einfache Frage – denn dies war nicht irgendein Teil und es war nicht irgendein Boot. Bei dem Schiff handelte es sich um ein originales Mark I PBR (Patrol Boat, Riverine) aus dem Vietnamkrieg, und bei dem fraglichen Teil handelte es sich um ein 60 Jahre altes Pumpengehäuse, einen wichtigen Bestandteil des Antriebssystems. Als das Pumpengehäuse versagte, sank das Boot unerwartet im Muskegon Lake.

Fazakerleys Verbindung zu Züchterrechten ist sowohl beruflicher als auch zutiefst persönlicher Natur. Als Marineveteran, der im Vietnamkrieg diente, wäre er beinahe zum PBR-Dienst abkommandiert worden, bevor er zu LSD-Operationen (Landing Ship, Dock) eingesetzt wurde. Sein Interesse an PBRs spiegelt ein dauerhaftes Gefühl der Verbundenheit mit denen wider, die auf den Flüssen in Vietnam gedient haben – einige von ihnen sind Freunde aus seiner Gemeinde in Muskegon, die an Bord von PBRs gedient haben. Für Mark Fazakerley war die Wiederbelebung der PBR nicht nur ein Reparaturprojekt; Es war eine Mission, die Vergangenheit und diejenigen zu ehren, die gedient haben.

Um diesem Ruf nachzukommen, sprangen die in Muskegon ansässigen Unternehmen Eagle Alloy und Eagle CNC ein, beide langjährige Marktführer im Bereich Metallguss und -bearbeitung. Es war eine passende Verbindung, da Mark Fazakerley zufällig auch Mitbegründer von Eagle Alloy und Co-Vorstandsvorsitzender beider Unternehmen ist. Was folgte, war eine monatelange Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren, Metallgießern und Bearbeitungsspezialisten, die jeweils ihr Fachwissen einbrachten, um zur Restaurierung eines Stücks Marinegeschichte beizutragen. Das Ergebnis war mehr als nur ein technischer Erfolg; Es war eine Hommage an Veteranen und ein Beweis dafür, was durch Teamarbeit und gemeinsames Engagement erreicht werden kann.

Die historische Bedeutung von Züchterrechten

Flusspatrouillenboote gehörten zu den symbolträchtigsten Schiffen des Vietnamkriegs. Sie dienten als Teil der Brown Water Navy, benannt nach den schlammigen Bedingungen in den Flüssen und Deltas Vietnams. Diese Boote hatten keine Propeller und konnten in nur 18 Zoll Wassertiefe eingesetzt werden, was sie ideal für die Überwachung flacher und enger Binnengewässer machte, wo herkömmliche Marineschiffe nicht hinfahren konnten.

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

PBRs waren von 1966 bis 1973 im Einsatz. Sie waren klein, wendig und schwer bewaffnet und führten risikoreiche Missionen aus, wie die Erkundung von Flüssen und Kanälen nach feindlichen Streitkräften, das Anhalten feindlicher Nachschublieferungen und Aufklärungspatrouillen. Sie waren auch die Hauptschiffe, die Hinterhalte in feindlichem Gebiet durchführten. Die Besatzungen waren ständiger Bedrohung und häufigem Beschuss ausgesetzt, was den PBR-Dienst zu einem der gefährlichsten Einsätze im Krieg machte. Rund 3.500 Seeleute dienten an Bord dieser Schiffe – und riskierten ihr Leben auf einem Kriegsschauplatz, der oft übersehen wird.

Das Boot im Mittelpunkt dieses Projekts hat einen besonderen historischen Wert. Es handelt sich um einen Mark I PBR, das erste in Vietnam verwendete Modell. Von den 161 von der Marine gebauten Mark-I-Booten ist dieses die Nummer 161 – das allerletzte seiner Art, das jemals hergestellt wurde, und das einzige bekannte Mark-I-Boot, das heute noch in Betrieb ist.

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

Schiff verlassen! Ein tiefer Rückschlag wird zur Chance

Mark Fazakerleys PBR wurde mehrfach auf der Wings Over Muskegon Air Show ausgestellt und nimmt an jedem Memorial Day zusammen mit dem U-Boot USS Silversides an einer Veterans Day-Veranstaltung teil. Sein Betrieb bietet eine seltene, praktische Verbindung zur Vergangenheit und ist eine lebendige Erinnerung an den Mut und die Opferbereitschaft der tapferen Männer, die im Vietnamkrieg gedient haben.

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

Aber wie es der Zufall wollte, blieb das Überleben eines Krieges nicht vor Friedensproblemen verschont. Während einer eigentlichen Fluchtfahrt sank das Boot plötzlich. Die PBR unternahm regelmäßig Fahrten auf dem Muskegon Lake, und an diesem besonderen Tag gab es an Bord ein lautes Geräusch – dann begann das Boot ohne Vorwarnung schnell Wasser zu nehmen. Passagiere, darunter auch Marks eigener Schwiegersohn, mussten über Bord springen, als das Boot unter ihnen sank.

Innerhalb von vier Minuten war PBR Nr. 161 in 53 Fuß tiefem Wasser versunken. Glücklicherweise kamen umliegende Fischer den Passagieren zu Hilfe und niemand wurde verletzt. Rechts:Fischer retten die Passagiere und Besatzung der PBR Nr. 161.

Mark dachte, er würde sein Boot nie wieder sehen, doch Taucher meldeten sich freiwillig zu seiner Hilfe und hoben es mithilfe von Bergungsballons wieder an die Oberfläche. Nach der Inspektion des Bootes wurde die Ursache des Ausfalls klar:Ein Teil des Pumpengehäuses war auseinandergebrochen. Diese Komponente verbindet und schützt die Teile, die für das Abpumpen des Wassers und den Antrieb des Bootes verantwortlich sind. Als es ausfiel, begann das System stattdessen, schnell Wasser hineinzupumpen statt herauszukommen, wodurch es sank.

Jeder PBR verfügt über zwei dieser Gehäuse, eines auf jeder Seite des Antriebssystems. Aufgrund ihres Alters und des identischen Materials wurde beschlossen, beide zu ersetzen. Es gab jedoch ein Hindernis:Die Originalteile wurden nicht mehr hergestellt und die Überschüsse der Marine waren schon vor Jahrzehnten versiegt. Da kam der Einfallsreichtum zum Tragen und Mark sah eine Gelegenheit, das Teil mit ein wenig Hilfe seiner Freunde neu zu konstruieren.

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

Eagle Alloy und Eagle CNC nahmen die Herausforderung an. Durch die Kombination der Gusskompetenz von Eagle Alloy mit der Präzisionsbearbeitung von Eagle CNC machten sie sich daran, das Teil zurückzuentwickeln. Dazu gehörte die Analyse des beschädigten Bauteils, um seine Struktur und Funktion zu verstehen, und das anschließende Gießen und Bearbeiten von Grund auf für noch bessere Leistung und Haltbarkeit.

Der kollaborative Prozess:Vom Scan bis zum Cast

Da es keine Blaupausen gab, nach denen man arbeiten konnte, arbeiteten Eagle Alloy und Eagle CNC vom Konzept bis zur Fertigstellung eng zusammen, angefangen bei einer sorgfältigen digitalen Rekonstruktion bis hin zum schrittweisen Durchlaufen eines modernen Herstellungsprozesses.

Eagle Alloy konzentrierte sich auf das Formendesign und die Vorbereitung des Gussstücks, während Eagle CNC – der Endbearbeitungshersteller – dafür sorgte, dass das Design und das Endprodukt alle erforderlichen Spezifikationen erfüllten. Beide Teams arbeiteten gleichzeitig und dennoch unabhängig voneinander und hielten die Abstimmung aufrecht, um eine hohe Qualität sicherzustellen, Produktionsprobleme zu minimieren und einen reibungsloseren gesamten Herstellungsprozess zu schaffen.

Nachfolgend finden Sie einen Überblick über den Weg, den sie zum Austausch der rissigen PBR-Pumpengehäuse eingeschlagen haben.

3D-Scannen und 3D-Modellerstellung

Der erste Schritt bestand darin, die Originalpumpengehäuse mithilfe der 3D-Scantechnologie zu scannen. Dadurch wurde ein detailliertes digitales Bild der Oberfläche und Form des Teils erstellt. Haven Metrology übernahm diesen Schritt und schickte 3D-Scans der Originalteile und ein detailliertes 3D-Modell an Eagle Alloy und Eagle CNC zurück. Diese wurden zum Ausgangspunkt für die Gestaltung der Gussform und für die Steuerung des restlichen Prozesses.

Formenkonstruktion und Gusssimulation

Eagle Alloy übernahm die Gestaltung der Form und die Durchführung von Gusssimulationen in einer digitalen Umgebung. Ihre hauseigenen Ingenieure verwendeten 3D-Modellierungs- und Gusssimulationssoftware, um einen Gussplan zu erstellen.

Die ursprünglichen Pumpengehäuse wurden aus Ni-Hard-Eisen hergestellt, einem extrem harten, aber auch spröden Material. Eine Analyse des gebrochenen Teils ergab umfangreiche interne Mikrorisse, und die Ingenieure von Eagle Alloy kamen zu dem Schluss, dass die Versprödung im Laufe der Zeit wahrscheinlich zum Versagen des Teils geführt hat. Der Wechsel zu Edelstahl würde dem Produkt am besten dienen und Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Temperaturen bieten. Aber zuerst musste Eagle Alloy sicher sein, dass sie das Teil erfolgreich aus dem alternativen Material herstellen konnten.

Gusssimulationen, die in der MAGMA-Software durchgeführt wurden, waren ein wichtiger Teil des Planungsprozesses, insbesondere weil für das neue Teil ein anderes Material verwendet werden würde. Die Ingenieure von Eagle Alloy mussten die Angusssysteme der Form und die Gießstrategie optimieren, um das Risiko von Fehlern zu minimieren. Rechts:MAGMA-Erstarrungssimulation des Pumpengehäuses mit Querschnitt (Eagle Alloy).

„Das Originalteil wurde aus Eisen hergestellt und Eisen fließt viel besser als Stahl“, erklärt Jason Klein, Engineering Manager bei Eagle Alloy. „Die Klingen reichen bis auf fast 1/8 Zoll herunter, also mussten wir sicherstellen, dass das Metall dort ankommt und dass es heiß genug ist, um alle Ecken und Winkel auszufüllen.“

Dieser Prozess – beginnend mit computergestützten Konstruktionen (CAD) und gefolgt von Simulationen – ist Teil dessen, was Design for Manufacturing (DFM) genannt wird. DFM bedeutet, Teile nicht nur im Hinblick auf Leistung zu entwerfen, sondern auch auf effiziente und kostengünstige Herstellung. Es hilft Ingenieuren, frühzeitig kluge Entscheidungen zu treffen, sodass das endgültige Teil sicher gemäß den erforderlichen Spezifikationen hergestellt werden kann, bevor Metall gegossen wird.

Gleichzeitig führte Eagle CNC separate Analysen durch. Ihren Ingenieuren fielen viele Unstimmigkeiten in den beiden ursprünglichen Pumpengehäusen auf, was angesichts der technologischen Fortschritte in der Fertigung in den letzten 60 Jahren nicht unbedingt überraschend war. Eagle CNC ging den Mittelweg und legte Nennmaße fest, um sicherzustellen, dass die neuen Komponenten den modernen Fertigungsstandards entsprechen.

Die beiden Unternehmen arbeiteten eng zusammen, um sicherzustellen, dass die Form – und das resultierende Gussteil – über ausreichend Maschinenbestand verfügten, damit Eagle CNC die kritischen Abmessungen herausarbeiten konnte.

Darüber hinaus machte sich Eagle CNC an die Arbeit, die Messingeinsätze – die Wellenlager, die durch das Pumpengehäuse geschraubt werden – von Grund auf neu zu erstellen. „Ich habe mehr als zwei Stunden damit verbracht, das Originalteil chirurgisch aus dem kaputten Gehäuse zu entfernen. Nachdem ich das alte Teil aus dem Gehäuse herausgenommen hatte, arbeitete ich an der Rückkonstruktion der Form“, erinnert sich Brandon Mead, Process Engineering Manager bei Eagle CNC.

Diese Einsätze wurden später in das endgültige Pumpengehäuse eingeschraubt, sodass sich die Turbinenwelle drehen und das Boot antreiben konnte.

3D-Druck und -Guss

Sobald das Formdesign des neuen Pumpengehäuses fertig war, wurde die physische Form von Humtown Products aus Ohio, einem auf 3D-gedruckte Sandformen spezialisierten Unternehmen, in 3D gedruckt. Während das Hauptverfahren von Eagle Alloy das Schalenformen ist, ist das 3D-gedruckte Formen eine hervorragende Option für Prototypen und Kleinserien.

Nach dem Drucken lieferte Humtown die Formen an Eagle Alloy, um die Metallgussteile zu gießen. Rechts:Bediener von Eagle Alloy, der den dreiteiligen Kern in die Form einbaut (Eagle Alloy).

Das richtige Casting erforderte einige Versuche. Aufgrund der komplexen inneren Struktur des Teils musste von einer zweiteiligen auf eine dreiteilige Form umgestellt werden, damit es richtig zusammengebaut werden konnte, was mehrere Neukonstruktionen erforderte.

Trotz der Herausforderungen ermöglichten das schnelle Feedback und die Zusammenarbeit mit Humtown schnelle Anpassungen, und die Teams gelangten schließlich zu einem funktionierenden Formentwurf. Eagle Alloy schloss dann den Guss in seiner Gießerei ab und das Gussteil ging zur Fertigstellung der Arbeit an Eagle CNC.

Bearbeitung bei Eagle CNC

Im Herstellungsprozess ist die CNC-Bearbeitung oft der letzte und einer der wichtigsten Schritte:Hier werden alle letzten Details hinzugefügt, kritische Toleranzen eingehalten und alle anderen Anpassungen vorgenommen, um das Teil fertigzustellen.

Das Bearbeitungsteam hatte bereits Gelegenheit, Modelle zu studieren und Bearbeitungsprogramme zu planen, aber die eigentliche Arbeit begann, als sie die Gussteile von Eagle Alloy erhielten. Sie richteten kundenspezifische Werkzeuge ein, entwarfen Vorrichtungen zum Halten der Werkstücke und maßen während des gesamten Prozesses sorgfältig, um sicherzustellen, dass alle Teile zusammenpassen und wie geplant funktionieren.

Da dieses Projekt so komplex war und hinsichtlich der Material- und Arbeitsinvestitionen viel auf dem Spiel stand, wusste Eagle CNC, dass es keine Fehlertoleranz gab. Brandon Mead arbeitete eng mit Operation Black Sheep zusammen, einer gemeinnützigen Organisation mit Sitz in Muskegon, die sich der Würdigung der Geschichte der Züchterrechte und der Veteranen widmet, die in ihnen gedient haben. Black Sheep hat kürzlich sein eigenes Mark II PBR restauriert und wertvolle Erkenntnisse darüber geliefert, wie die einzelnen Teile zusammenpassen, um das Boot funktionsfähig zu machen. Sie haben Marks PBR auch während der Außerbetriebnahme in ihrem Lager gelagert, um den Herstellern einen einfachen Zugang zur Inspektion zu ermöglichen.

„Ich wollte das Teil und seine Anwendung verstehen“, sagte Brandon. „Das bloße Erkennen von Löchern in einem Teil reicht nur bis zu einem gewissen Punkt. Es ist wichtig zu wissen, wozu es dient, und die zusammenpassenden Komponenten zu verstehen. Dies wird Informationen zu Abmessungen, Toleranzen, Spielräumen und manchmal sogar zu Verbesserungen liefern.“

Von links nach rechts:Rohguss bei Eagle Alloy; Teil einer Vorrichtung bei Eagle CNC; Teil nach der Bearbeitung bei Eagle CNC

Teilweise basierend auf den neuen Erkenntnissen, die Brandon bei seinen Besuchen bei Black Sheep gewonnen hat, hat Eagle CNC eine Reihe von Iterationen seines ursprünglichen Plans durchgeführt. Sie schätzen, dass die Bearbeitung des ersten Teils fast zwei Wochen gedauert hat. Der zweite Teil dauerte laut Eagle CNC-Präsident Jason Clark etwa vier Stunden.

Eagle CNC nutzte eine Reihe von Maschinen zur Bearbeitung der Teile. Das Pumpengehäuse wurde auf einer horizontalen Fräsmaschine vom Typ Doosan 5500 bearbeitet, wobei zwei Bearbeitungsvorrichtungen (maßgefertigt im eigenen Haus) zum Halten des Teils für die Bearbeitung verwendet wurden. In der Zwischenzeit wurde der Messingeinsatz, der durch den Kern des Teils verläuft, mit einer horizontalen Drehmaschine Mazak Multiplex 6200Y aus dem Lagerbestand bearbeitet, mit vollständig kundenspezifischen Vorrichtungen und Programmierungen, die von Eagle CNC entwickelt wurden.

Als Schlüsselpartner der Zusammenarbeit stellte die Arbeit von Eagle CNC am nachgefertigten Pumpengehäuse die Bandbreite ihrer Bearbeitungskompetenzen unter Beweis.

„Wir wussten alle, dass wir dazu in der Lage waren“, sagte Jason Clark. „Es ist cool, wenn man seine technische Abteilung tatsächlich mit so etwas testen und sehen kann, wie daraus ein Produkt und eine fertige Lösung entstehen.“

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

Von links nach rechts:Originalpumpengehäuse; überarbeitetes Pumpengehäuse

Von links nach rechts:originales Wellenlager; Überarbeitetes Wellenlager

Gemeinsame 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. Eagle CNC hätte das Teil zwar direkt aus dem Lagerbestand bearbeiten können, dieser Ansatz wäre jedoch weitaus materialintensiver und kostspieliger gewesen. Durch das Gießen des Teils und die anschließende Bearbeitung konnten die Gesamtkosten des Projekts um Tausende von Dollar gesenkt werden. Allein die Materialkosten für die Bearbeitung von Knüppeln hätten die Kosten um das Vierfache erhöhen können.

Diese Art der Zusammenarbeit ist ein Markenzeichen des Ansatzes der Eagle Group, Kunden eine Komplettlösung für komplexe Komponenten anzubieten. In diesem Fall wurde auch ein historisch bedeutsamer Teil wieder zum Leben erweckt – etwas, das kein einzelnes Team alleine hätte erreichen können.

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

Es dauerte vier Monate, bis die Idee, das kaputte Pumpengehäuse neu zu konstruieren, vom Konzept bis zur Fertigstellung umgesetzt wurde. Die neue Komponente ist nun fertig und die Eagle Group führt einige zusätzliche Reparaturen durch, um das Boot in einen Top-Zustand zu bringen. Mark Fazakerley hofft, es bis zum 4. Juli wieder auf dem Wasser zu haben.

Für viele aus der Zeit des Vietnamkriegs ist PBR #161 ein starkes Symbol. Es dient als konkrete Möglichkeit, die Geschichte zu bewahren und Geschichten für zukünftige Generationen lebendig zu halten.

Collage oben:Ein PBR (Patrol Boat, Riverine) auf dem My Tho River, Südvietnam, Juni 1969 (Nationalarchive); Betreiber von Eagle Alloy gießen Edelstahl in Formen für Pumpengehäuse