Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 296 VODNA HIDRAVLIKA 1 Uvod Hiter napredek tehnologije je omogočil intenziven razvoj inovativnih materialov in proizvodnih teh- nologij, kar ima velik vpliv na področje uporabe oziroma ekonomičnosti izdelave in učinkovitosti posameznih komponent in sistemov. Uvedba 3D natisnjenih komponent je pokazala izjemen poten- cial zlasti v hidravliki. Omogoča hitro modeliranje novih komponent z značilno nižjo maso. Zgodovin- sko gledano je bila izbira najustreznejših materia- lov pogosto vodena z empiričnim pristopom. Z na- predkom tehnologije pa se je razumevanje lastnosti materialov, kot sta vzdržljivost in odpornost proti obrabi, izboljšalo in omogočilo učinkovitejšo upo- rabo, zlasti v inženirskih aplikacijah. Z razvojem proizvodnih procesov se je 3D-tiskanje uveljavilo kot uporabna alternativa tradicionalnim metodam izdelave komponent. Zlasti izdelava hi- dravličnih komponent, kot so ventili, je pridobila prednosti s 3D-tiskanjem, saj to omogoča manjšo maso komponent in manjše tokovne izgube. Kljub hitremu razvoju so mehanske in tribološke lastno- sti 3D natisnjenih hidravličnih komponent, zlasti v vodni hidravliki, precej neraziskane. Zato smo se osredotočili na tribološke teste različnih materialnih parov, ki so bili kasneje uporabljeni kot krmilni bati in pa ohišja 3D natisnjenih ventilov, ki se uporablja- jo v vodni hidravliki. V prispevku sta predstavljeni tudi zasnova in izvedba trajnostnega testa na treh obravnavanih ventilih. 2 Metodologija raziskave 2.1 Tribološki testi Tribološke teste smo izvedli z metodo, imenovano trn proti disku, na drsnem recipročnem preizkuše- vališču, imenovanem CAMERON-PLINT – TE77 (sli- ka 1). Frekvenca nihanja trna je bila 10 Hz. Pomik ročice je bil približno 2,5 mm, kar je pomik bata v drsniškem 4/3-potnem ventilu velikosti CETOP 3. V takšen velikostni razred sodijo tudi preizkušeni 3D natisnjeni ventili, ki jih obravnavamo v tej raziska- vi. Testirali smo s konstantno pritisno normalno silo 65 N. Razlog za tako normalno silo je bil v želji, da bo obraba vidna tudi na materialu, ki bo obrabno najbolj odporen. Poleg tega je takšna normalna pri- tisna sila običajen rang pritisnih sil v tovrstnih ven- tilih, kar so ugotovitve tudi drugih raziskav in sve- tovne znanstvene literature. Žan Spačal, študent., izr. prof. dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž., prof. dr. Mitjan Kalin, univ. dipl. inž., dr. Ana Trajkovski, univ. dipl. inž., vsi Univer- za v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo t rajnostni testi 3d natisnjenih Vodno -hidra Vličnih ProPor - cionalnih Potnih Ventilo V Žan Spačal, Franc Majdič, Mitjan Kalin, Ana Trajkovski Izvleček: Čeprav se voda redko uporablja v pogonsko-krmilni hidravliki (PKH), pa napredne tehnologije odpirajo nove možnosti za širšo uporabo vodne hidravlike (vodne PKH). 3D-tisk kovinskih komponent omogoča izdelavo kompleksnih notranjih geometrij, kakršne s tradicionalnimi postopki niso dosegljive. Z njim lahko ventilom znatno zmanjšamo maso in hkrati izboljšamo pretočne karakteristike. V tej raziskavi smo zasno- vali in preizkusili potni ventil, izdelan s 3D-tiskom, ter preizkusili alternativne materiale za krmilne bate, ki so ključni za delovanje vodno-hidravličnih sistemov PKH. Tribološki testi so nam omogočili, da smo preučili različne materialne pare in izmerili koeficiente trenja ter obrabe, s čimer smo določili primerne materiale za uporabo v vodni hidravliki. Poleg tega smo razvili merilno mesto za trajnostno testiranje ventilov. Z njim smo preizkusili njihovo vzdržljivost in zanesljivost v realnih obratovalnih pogojih. Naša raziskava odpira nove možnosti za razvoj boljših vodno-hidravličnih sistemov (v PKH), kar prispeva k nadaljnjemu napredku te redko uporabljene, a potencialno pomembne tehnologije. Ključne besede: vodna hidravlika, trajnostni preizkusi, tribološki preizkusi, notranje puščanje, obraba, proporcionalni ventil, 3D-tisk kovin Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 Diske smo izdelali iz staranega martenzitnega je- kla 1, iz katerega je tudi ohišje ventila. To jeklo je bolj poznano s tržnim imenom »maraging jeklo 1« oz. MS1. To predstavlja ohišje ventila. Trne pa smo izdelali iz nitriranega jekla AISI440C, brona CuAl- 10Fe3Mn2 in aluminija 6082, materialov, primernih za izdelavo krmilnih batov. Trni so bili pred tribolo- škim testom polirani in očiščeni v etanolu (slika 2). Osnovne mehanske lastnosti izbranih materialov so predstavljene v preglednici 1. Tekom preizkusov smo merili trenutne vrednosti koeficienta trenja različnih materialnih parov v vodi in mineralnem hidravličnem olju. Na osnovi dimen- zij obrabnih kalot in parametrov preizkusa smo tudi preračunali specifično obrabo materiala. 2.2 Izdelava krmilnih batov in dodelava elektromagnetov Za krmilne bate smo uporabili enake materiale kot za trne tekom trajnostnega testa. Za prvi krmilni bat smo izbrali nerjavno jeklo za kaljenje z oznako 1.4125 oz. x105CrMo17. Ta bat smo po izdelavi še nitrirali. Drugi bat je bil izdelan iz brona 2.0936 oz. CuAl- 10Fe3Mn2. Zadnji, ki smo ga testirali, je bil izdelan iz aluminija z oznako AlSi1MgMn oz. 3.2315. Vse drsne površine batov smo po struženju še brusili. Krmilni bati pred testiranjem so prikazani na sliki 3. Za potni ventil v vodni hidravliki so že bila razvita nerjavna elektromagnetna jedra, ki so v celoti od- porna proti koroziji [2]. V okviru tega dela so bila obstoječa jedra dodelana za redno uporabo v stan- dardnih hidravličnih potnih ventilih velikosti 3 po standardu CETOP. Posebna pozornost pri zasnovi je bila namenjena preprečevanju poškodb kotve in splošnemu zagotavljanju vzdržljivosti komponent v dolgotrajni uporabi. Da smo lahko dimenzionirali trde vzmeti, ki vračajo krmilni bat v nevtralno lego, smo morali pomeriti, kakšne potisne sile premorejo nerjavna jedra. Te smo pomerili s pomočjo meril- ne naprave s silomerom [3]. Na sliki 4 je prikazan polovično sestavljen obravnavan ventil s testiranimi jedri. VODNA HIDRAVLIKA 297 Preglednica 1 : Mehanske lastnosti analiziranih materialov Material Gostota ρ [g/cm 3 ] Modul elastičnosti E [GPa] Natezna trdnost Rm [MPa] Trdota [HV] Trn AISI440C 7,67 200 760–1960 ~ 695 CuAl10Fe3Mn2 7,6 120 560–690 ~261 Al 6082 2,7 70 260 ~132 Disk MS1 8–8,1 180 2080 ~460 Slika 1 : Postavitev trna in ploščice na tribometru CAMERON-PLINT – TE77 Slika 2 : Trni pred tribološkimi testi (Φ10 mm x 20 mm) Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 298 2.3 Izdelava preizkuševališča za izvedbo trajnostnega testa Na sliki 5 je prikazana hidravlična shema vodnega preizkuševališča, ki je bila uporabljena za izvedbo trajnostnega testa. Elektromotor (poz. 23.0) poga- nja visokotlačno črpalko (poz. 1.0), ki črpa vodo iz glavnega vodnega rezervoarja (poz. 20.0). Iz viso- kotlačne črpalke in skozi protipovratni ventil (poz. 2.1) voda teče skozi merilnik pretoka (poz. 3.0). Nato nadaljuje pot skozi nastavljiv tokovni ventil s tlačno kompenzacijo (poz. 4.0). Temu sledi tlačni filter z nazivno prepustnostjo 1 µm (poz. 6.0). Po tlačnem filtru voda nadaljuje pot naprej v hidravlič- ni blok (poz. 8.0), na katerega so pritrjeni trije 3D Slika 4 : Polovično sestavljen obravnavan potni ventil (258 mm x 55 mm x 45 mm) Slika 5 : Hidravlična shema vodno-hidravličnega preizkuševališča (PKH) za izvajanje trajnostnega testa VODNA HIDRAVLIKA Slika 3 : Izdelani drsniški krmilni bati (Φ 12 mm x 75 mm) po brušenju Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 natisnjeni proporcionalni hidravlični ventili (poz. 9.1, 9.2 in 9.3), na katerih smo izvajali trajnostni test. Iz P-voda teče voda naprej ali na A- ali B-vod po- sameznega ventila (odvisno od pozicije preklopa ventila). Nato voda izteka iz ventila in nadaljuje pot do zaslonk (poz. 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5 in 10.6), ki povzročajo obremenitev v hidravličnem sistemu. Od tu naprej voda potuje naprej v skupni povratni T-vod, od koder teče preko 5-mikrometrskega po- vratnega filtra (poz. 11.0) nazaj v vodni rezervoar. Če bi tlak v hidravličnem sistemu narastel preko na- stavljenih 150 bar, bi voda stekla preko varnostnega ventila (poz. 24.0) nazaj v rezervoar. Poleg teh komponent sta na preizkuševališču še dve črpalki, ki skrbita za uravnavanje ustrezne tem- perature vode v rezervoarju. Črpalka (poz. 13.0) je gnana preko elektromotorja (poz. 22.0) in črpa vodo iz glavnega rezervoarja v izmenjevalnik to- plote (poz. 14.0). Preko izmenjevalnika toplote teče voda skozi 10-mikrometrski filter (poz. 15.0) nazaj v glavni rezervoar. V hladilniku je hladilno sredstvo glikol. T o potiska črpalka (poz. 17.0), ki je gnana pre- ko elektromotorja (poz. 21.0). Glikol se hladi preko zunanjega izmenjevalnika toplote (poz. 16.0). Ima tudi svoj manjši rezervoar (poz. 18.0). Ta služi zago- nu črpalke (poz. 17.0), ker mora biti ta zalita s ka- pljevino pred začetkom obratovanja. Dovod glikola do črpalke pa omogočimo preko ventila (poz. 19.0). V hidravličnem sistemu so nameščeni še merilniki tlaka (poz. 5.1, 5.2 in 5.3) in merilnika temperature (poz. 7.1 in 7.2) ter nivojsko stikalo (poz. 12.0). Na vodno preizkuševališče (slika 6) smo na konzol- ni nosilec postavili hidravlični blok, na katerega smo pritrdili obravnavane ventile. Na hidravlični blok je na desni strani preko gibke cevi pritrjen skupni tlačni vod. Na levi strani bloka pa je pritrjen sku- pni povratni vod. Vsi priključki na hidravlični blok in priključki na hidravličnih ceveh so izdelani iz ner- javnega jekla. Tudi vse toge cevi so bile izdelane iz nerjavnega jekla. Preizkuševališče deluje tako, da se vsi trije ventili preklapljajo hkrati. Za izvajanje trajnostnega testa smo uporabljali tlak varnostnega ventila 150 bar. Termostat vode v rezervoarju je bil nastavljen na 50 °C. Postavitev za trajnostni test v laboratoriju je pri- kazana na sliki 6. 3 Rezultati 3.1 Potisne sile elektromagnetov Izmerjene potisne sile elektromagnetov (EM) v od- visnosti od pomika kotve so prikazane na sliki 7 (pri- mer dveh jeder; 1 in 2). Pri merjenju potisnih sil ele- ktromagnetov smo opazili, da je zelo pomembno, kako hrapavo je ohišje jedra elektromagneta. Ker so bila jedra namenjena vodni hidravliki, so bila izdela- na iz dveh različnih nerjavnih jekel. Nerjavno jedro je bilo magnetno. Le na sredini je imelo nemagne- tni kolobar. Med njim sta bila laserska vara. S tako kombinacijo se ustvarijo ustrezne magnetne silnice, ki potisnejo kotvo v jedru [2]. Pri dveh jedrih je po struženju ostal precej velik kanal. Ta jedra nikakor niso dala dovolj velike potisne sile elektromagneta. To lahko vidimo iz meritev jeder 1 in 2 (slika 7). Zato smo si postavili vprašanje, ali je to zaradi utorov, ki so nastali pri slabi zavaritvi. S tem namenom smo utore na jedrih naknadno povarili. Nato smo zunanji del jedra postružili, da je postala zunanja površina jedra gladka. Po opravljeni meritvi sile obdelanega elektromagneta smo ugotovili, da je bil predhodni vzrok za majhno potisno silo v tem, da so imela je- dra utore, na katerih so se magnetne silnice verje- tno uklanjale in tako tuljava ni mogla doseči dovolj velike potisne sile kotve. Izboljšanje karakteristike jeder je s polno črto prikazano na sliki 7. Na tej sliki sta prikazani tudi jedri tako pred varjenjem, ko je jedro imelo utore, kot po obdelavi, ko je bilo jedro povarjeno in postruženo. 299 VODNA HIDRAVLIKA Slika 6 : Postavitev hidravličnega bloka s tremi testira- nimi ventili za trajnostni test Slika 7 : Povečanje potisne sile jeder po obdelavi Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 300 3.2 Tribološki testi Koeficienti trenja so bili izmerjeni za različne mate- riale trnov. Poleg vode smo za drsni medij uporabili še mineralno hidravlično olje ISO-VG 46, da bi lahko primerjali razliko med obrabo v vodi in v olju. Pov- prečne ustaljene vrednosti koeficientov trenja so prikazane na sliki 8. Iz rezultatov je razvidno, da je imel trn iz brona naj- nižji koeficient trenja v vodi, vendar najvišji v olju. Povprečne vrednosti koeficientov trenja so prikaza- ne na sliki 8. S tem testom se je bron izkazal za ma- terial z najboljšimi lastnostmi za vodno hidravliko zaradi nizkega koeficienta trenja v vodi. Meritve volumna obrabe trnov smo prav tako izve- dli za trne, ki so drseli v vodi in olju. Rezultati me- ritev, prikazani na sliki 9, kažejo, da je imel trn iz brona največjo obrabo v vodi, medtem ko je imel trn iz nitriranega jekla najmanjšo obrabo. Obraba aluminijastih trnov in trnov iz brona je bila znatno večja v vodi kot v olju. 3.3 Trajnostni test in meritve notranjega puščanja na ventilih Med trajnostnim testom se je pojavila težava: ohiš- ja, ki so bila izdelana iz staranega martenzitnega jekla 1, so rjavela. Zaradi rjavenja so se krmilni bati v ventilu zatikali. Zato smo morali ventile redno raz- stavljati in čistiti. S tem se pojavi vprašanje, koliko preklopov so zares naredili krmilni bati, ker so se nekateri zataknili veliko prej kot drugi. Poleg tega vzroka menimo, da je zatikanje batov lahko posle- dica različnih temperaturnih raztezkov med ma- terialom ohišja in materiali krmilnih batov. Zaradi omenjenega lahko pride do zmanjšanja reže, ki je potrebna za nemoteno drsenje bata v ohišju. Trajnostni test se je izvajal do 4,213.220 preklopnih ciklov krmilnih batov. En preklopni cikel pomeni iz ničelnega položaja preklopljen krmilni bat v prvi delovni (vzporedni) položaj, nato sledi preklop preko ničelnega v drugi delovni (križni) položaj ter vračanje krmilnega bata nazaj v ničelni (sredinski) položaj. Med potekom smo test štirikrat prekinili in pomerili notranje puščanje na ventilih. Kot lahko vi- dimo na sliki 10, se je daleč največ povečalo notra- nje puščanje na ventilu, ki je imel krmilni bat izdelan iz aluminija. Povečalo se je za 6.940 ml (6,94 l/min). Najmanj se je puščanje povečalo na krmilnem batu iz brona. Po koncu testa se je povečalo le za 11 ml/ min. Na batu iz jekla pa se je notranje puščanje po- večalo za 172 ml/min. 3.4 Stanje površin krmilnih batov Pogledi, pod katerimi smo opazovali krmilne bate pod mikroskopom, so s puščicami označeni na sliki 11. Pred začetkom trajnostnega testa smo pod mikro- skopom pogledali stanje površin, da bi lahko po trajnostnem testu lažje ovrednotili obrabo na krmil- nih zarezah batov. Opazili smo, da so bili robovi in zareze na batih pred testom precej ostri in enako- merno brušeni, kar je prikazano na sliki 12. Ta po- gled prikazuje rdeča puščica na sliki 11. Robovi in krmilne zareze po trajnostnem testu so prikazani na sliki 13. Če jih primerjamo s sliko pred Slika 8 : Izmerjene povprečne vrednosti koeficientov trenja za različne materiale trnov Slika 9 : Koeficienti obrabe trnov, ki so drseli v vodi in olju Slika 11: Pogledi preučevanih površin na krmilnih ba- tih, označeni s puščicami različnih barv VODNA HIDRAVLIKA Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 trajnostnim testom (slika 12), lahko rečemo, da so krmilne zareze na batu iz brona in jekla le malo bolj obrabljene kot na začetku. Površina bata sicer ni bila več tako svetleča, a ostrina krmilnih robov se je ohranila. Tega pa ne moremo reči za krmilni bat iz aluminija, na katerem se je zelo jasno videla obraba na robu krmilne zareze (slika 13 na sredini). Na kr- milni zarezi bata je najverjetneje prišlo do erozijske obrabe, ker je voda, ko je pod visokim tlakom tekla čez zarezo, hkrati odnašala še material z bata. Na sliki 14 je še dodatno prikazana obraba na alumi- nijastem krmilnem batu. Krmilno zarezo na P-vodu prikazuje zelena puščica (slika 11). Krmilno zarezo 301 Slika 12: Krmilne zareze na batih pred trajnostnim testom VODNA HIDRAVLIKA Slika 10 : Izmerjeno notranje puščanje v odvisnosti od števila opravljenih preklopnih ciklov ventilov s tlakom na P-vodu med izvedbo in po izvedbi trajnostnega testa treh ventilov Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 na T-vodu pa modra puščica s sli- ke 11. Težko bi presodili mehani- zem obrabe na sliki 14, ker se pri večjih povečavah ni jasno videlo stanja površine. Lahko pa skle- pamo, da sta bili na teh mestih delno prisotni erozija in kavitaci- ja, ker je na površini bata vidno luščenje aluminija, ki je značilno za utrujanje materiala. Utrujanje se je verjetno zgodilo zaradi ne- nehnih tlačnih sunkov, ki nasta- nejo med udarjanjem kapljevine na površino zaradi erozije in ka- vitacije. 3.5 Stanje površin ohišja Da bi lahko analizirali obrabo na ohišju ventila, smo se odločili, da bomo eno ohišje po dolžini pre- rezali. Izbrali smo ohišje, v kate- rem je med trajnostnim testom preklapljal aluminijast bat. Na sli- ki 15 je prikazano prerezano ohiš- je ventila. 302 VODNA HIDRAVLIKA Slika 13: Obraba krmilnih zarez batov na strani P-voda po izvedenem trajnostnem testu Slika 14: Obraba na aluminijastem krmilnem batu Slika 15: Rjavenje ohišja med trajnostnim testom Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 Obrabo na kolobarju ohišja med vodi P in A oz. B lahko opazimo na sliki 16. Tukaj je najverjetneje šlo za erozijsko obrabo roba ohišja. Na sliki 17 pa je vi- dna abrazijska obraba na ohišju ventila. Ta je lahko nastala zaradi samega drsenja bata ob ohišje, še večja verjetnost pa je, da je kakšen trd delec dr- sel med ohišjem in batom, ko se je izvajal trajnostni test oz. ko smo razstavljali zataknjene bate iz ohišij. 3.6 Spremljanje rjavenja ohišja Kot smo že omenili, smo se med izvajanjem traj- nostnega testa soočili s težavami rjavenja ohišja iz martenzitnega jekla (MS1), ki je pripomoglo k zati- kanju batov. Zato smo izvedli dodaten enostaven test, da bi preverili, v kolikšni meri je ohišje res ner- javno. Najprej smo razrezano ohišje očistili. Po či- ščenju rja sploh ni bila več tako izrazita. Nato smo ohišje potopili v vodo iz pipe. Že po nekaj urah so se pojavili prvi znaki rje, po 48 urah je rja že močno napredovala, vendar se po sedmih dneh ni več bi- stveno razširila. To pripisujemo dejstvu, da je ohišje izdelano iz 3D natisnjenega martenzitnega jekla. To sicer vsebuje nikelj, vendar ne vsebuje kroma, ki je glavni element za preprečevanje rjavenja. Če jeklo ne vsebuje vsaj 11 % kroma, ne bo povsod nerjav- no, ker se na površini ne tvori dovolj velik zaščitni 303 VODNA HIDRAVLIKA Slika 16: Obraba na robu kolobarja znotraj ohišja ventila Slika 17: Abrazijska obraba na ohišju ventila Slika 18: Spremljanje rjavenja razrezanega ohišja ventila pri namakanju v vodo Ventil 5 / 2024 • Letnik 30 oksidni film Cr 3 O 3 , ki preprečuje rjavenje [4]. Na- stale spremembe ohišja, potopljenega v vodo, so razvidne s slike 18. 4 Zaključki Spoznali smo, da je za ustrezno potisno silo elek- tromagnetov zelo pomembno, da je površina jeder čim bolj gladka. Dokazali smo, da ima najnižji koe- ficient trenja med drsenjem v vodi bron, najmanjši obrabni volumen pa nitrirano nerjavno jeklo, ki je imelo tudi največjo trdoto. S spremljanjem notra- njega puščanja med trajnostnim testom smo ugo- tovili, da se je notranje puščanje najbolj povečalo na ventilu, ki je imel aluminijast krmilni bat, najmanj pa na ventilu s krmilnim batom iz brona. Ugotovili smo, da 3D natisnjeno starano martenzitno jeklo 1 ni popolnoma nerjavno in ob izpostavljenosti vodi iz vodovoda rjavi. Čeprav so se krmilni bati med testiranjem zatikali, verjamemo, da bi to težavo zlahka odpravili z manj- šimi prilagoditvami in zamenjavo materiala ohišja ventila. Prepričani smo, da imajo 3D natisnjeni ven- tili za vodno hidravliko velik potencial za uspešno uporabo v prihodnosti. Z uporabo alternativnih ma- terialov pa smo dokazali, da obstajajo tudi alterna- tivni materiali za izdelavo krmilnih batov. Nekateri alternativni materiali so celo boljši od klasičnih ma- terialov, ki se uporabljajo za serijsko izdelane krmil- ne bate. Literatura [1] J. Bartolj: Razvoj 4/3 proporcionalnega po- tnega ventila za izdelavo s postopkom 3D tiska kovin: diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo, [J. Bartolj], Ljubljana, 2022. [Na spletu]. Dostopno na: https://repozitorij.uni- -lj.si/IzpisGradiva.php?id=134346. [2] M. Omejc: Razvoj proporcionalnega elektro- magneta za vodno hidravliko: zaključna nalo- ga. Ljubljana, junij 2018. [3] S. Cvijanović: Nov vodno-hidravlični propor- cionalni potni ventil. Diplomsko delo visoko- šolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo, 2017. [4] D. R. Askeland: The Science and Engineering of Materials, 6th ed. London: Chapman & Hall, 2011.na T-vodu pa modra puščica s slike 11. Težko bi presodili mehanizem obrabe na sliki 14, ker se pri večjih povečavah ni jasno videlo stanja površine. Lahko pa sklepamo, da sta bili na teh mestih delno prisotni erozija in ka- vitacija, ker je na površini bata vidno luščenje aluminija, ki je značilno za utrujanje materiala. Utrujanje se je verjetno zgodilo zaradi neneh- nih tlačnih sunkov, ki nastanejo med udarja- njem kapljevine na površino zaradi erozije in kavitacije. Durability tests of 3D printed water-hydraulic proportional directional control valves Abstract: Despite the fact that water is rarely used in power-control hydraulics (PCH), advanced technologies such as 3D printing of metal components are opening new possibilities for the wider adoption of water PCH. With metal 3D printing, valve mass can be significantly reduced while improving flow characteristics, thanks to the ability to produce complex internal geometries not achievable with traditional methods. In this study, we designed and tested a spool valve produced using 3D printing and explored new materials for control pistons, which are crucial for the operation of water-hydraulic systems. Tribological tests al- lowed us to examine various material pairs and measure friction and wear coefficients, helping us identify the most suitable materials for use in water hydraulics. Additionally, we developed a testing rig for du- rability testing of valves, which allowed us to evaluate their longevity and reliability under real operating conditions. Our research opens new avenues for the development of improved water-hydraulic systems, contributing to the advancement of this rarely used but potentially significant technology. Keywords: water hydraulics, durability tests, tribological tests, internal leakage, wear, proportional valve, metal 3D printing 304 VODNA HIDRAVLIKA