Schiffbau: Das Buch neu schreiben

Foto mit freundlicher Genehmigung: Fjellstrand

Da die Schifffahrt eine Reihe historischer Veränderungen verdaut, möchte die norwegische Fjellstrand-Werft das Regelwerk beiseite legen und den gesamten Prozess auf eine neue Art betrachten. Dabei werden die Konstruktionskosten um bis zu 70% und die Produktionskosten um bis zu 20% gesenkt.

Das Entwerfen und Bauen eines Schiffes ist selbst in der heutigen, hoch standardisierten Massenfertigungsumgebung weitgehend ein einzigartiger, einzigartiger Entwurf und Bau. Schiffe werden meistens nach den spezifischen Anforderungen eines Schiffseigners oder Betreibers gebaut, die häufig auf festen Parametern wie Geschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch, Route und Fracht- oder Passagierkapazität basieren.

Blaupausen werden erstellt, detaillierte Pläne werden von einer Klassifikationsgesellschaft genehmigt, die Finanzierung ist gesichert und das Gebäude wird Block für Block erstellt.
Fjellstrand ist Teil des EU-finanzierten Projekts "Transport: Advanced and Modular" (TrAM), das vom Rogaland County Council über sein Transportunternehmen Kolumbus koordiniert wird. Das vom Industriecluster NCE Maritime CleanTech initiierte Projekt mit einem Gesamtvolumen von 13,2 Millionen US-Dollar zielt darauf ab, die schnellste batteriebetriebene, emissionsfreie Hochgeschwindigkeits-Aluminiumfähre zu bauen, die auf einer wachsenden Zero-Emission-Kompetenz in Europa aufbaut und gleichzeitig eine Neubewertung vornimmt der tatsächliche Design- und Build-Prozess.

Der modulare Ansatz
Der Begriff „Airline-Ansatz“ ist ein in maritimen Kreisen häufig vorkommendes Mantra, da die Luftfahrtindustrie in vielerlei Hinsicht als der „Standard der Normung“ gilt. Was wäre also, wenn der Schiffbau einige der Fortschritte beim Bau von Flugzeugen oder sogar im Automobilbau nachahmen könnte? Was wäre, wenn der modulare Ansatz, bei dem Kernkomponenten oder Zentralrahmen, die über eine Reihe von Modellen hinweg konstant sind, ausgewählt werden kann, während andere variable Komponenten oder Systeme in Abhängigkeit von den sich ändernden Anforderungen ausgewählt werden können?

So wie das TrAM-Projekt den Bau einer sauberen Hochgeschwindigkeitsfähre zum Ziel hat, geht es auch darum, eine Prozessvorlage zu erstellen, die dann für andere Schiffe kopiert werden kann. Im Rahmen des Projekts werden drei verschiedene Verwendungszwecke für eine emissionsfreie Aluminiumfähre entwickelt: eine für europäische Binnenwasserstraßen, eine für die Pendlerfähre der Londoner Stadt Thames und das erste Schiff, das ab 2022 für eine Gemeinde in der Nähe von Stavanger gebaut wird.

Laut Edmund Tolo, Leiter der Forschung und Entwicklung von Fjellstrand für die Werft Fjellstrand, könnte dieser modulare Ansatz in einem schwierigen Schiffbaumarkt helfen, in dem die Kostensenkung weiterhin Priorität hat. Foto mit freundlicher Genehmigung: Fjellstrand

Alle drei haben unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Tiefe, Passagierkapazität, Reichweite und Lärm, alle drei weisen jedoch identische Konstruktionsmerkmale auf. Eine Werft könnte sich für alle drei Fähren durch denselben traditionellen Konstruktionsprozess entscheiden, aber was wäre, wenn nur die Dinge geändert werden müssten, die in den Konstruktionssystemanordnungen der Schiffe geändert wurden?

Nahezu alle modernen Schiffe sind im Hinblick auf ihren Betrieb so konzipiert, sagte Dr. Christoph Jürgenhake, Gruppenleiter des deutschen Fraunhofer-Instituts für Mechatronisches Systemdesign IEM, eines der Mitglieder des TRaM-Konsortiums. Fraunhofer IEM ist eine anwendungsorientierte Forschungsorganisation. Im Mittelpunkt steht, wie Objekte und Systeme, einschließlich Fertigungsprozesse, funktionieren und besser funktionieren. Seine Mitarbeiter, die über Erfahrung in der Luftfahrt- und Automobilproduktion verfügen, können sich mit den Anforderungen eines Schiffes oder Autos an die obersten Ebenen befassen und wissen, wie die verschiedenen Parameter für den Bauprozess beeinflusst werden können. Mit dem TrAM nimmt das Fraunhofer IEM die Führung ein, um zu beurteilen, wie Planungsmethoden für Konstruktionsplanung und Konstruktion verbessert werden können, um Kosten und Zeit zu sparen. Dies ist der Kern dieses Teils des Projekts: Festlegen, wie ein modularer Ansatz für den Schiffbau erstellt werden kann, der erhebliche Einsparungen mit sich bringt, da Engineering und Produktion replizierbar und modular sind.

Dr. Jürgenhake sagte, das Ziel des Projekts sei es, den Schlüsselbereich des Designs zu finden, der allen drei möglichen Entwürfen gemeinsam ist, und darauf aufbauende Module aufzubauen. Durch die Anleihe dieses Ansatzes von Auto- und Luftfahrtunternehmen sollen Konstruktionen geschaffen werden, die noch auf betriebliche Bedürfnisse zugeschnitten werden können. Er weist zum Beispiel darauf hin, dass VW im Chassis ein Zentralmodul verwendet, um das viele verschiedene Modelle gebaut werden können. „Dies ist eine neue Denkweise für Reeder und Betreiber. Sie müssen sich die Gesamtkosten für den Lebenszyklus ansehen, wenn sie sich die Systemdesignoptionen ansehen “, sagte Dr. Jürgenhake.

Während das TrAM-Projekt noch kein ideales Design gefunden hat, deuten erste Skizzen auf einen Katamaran mit zwei Hüllen hin.

Für die Werft von Fjellstrand könnte dieser modulare Ansatz ihnen in einem schwierigen Schiffbaumarkt helfen, in dem die Kostensenkung weiterhin Priorität hat. "Natürlich verringert sich die Arbeitskosten, wenn einer der Prozesse automatisiert werden könnte, aber dieser modulare Ansatz kann auch zu einem effizienteren Materialeinsatz führen", sagte Edmund Tolo, F & E-Leiter von Fjellstrand. „Wir sehen, dass mehrere Fahrzeugtypen auf derselben Plattform gebaut werden, und sehen in der Branche einen Kostenvorteil. Wir haben keinen Grund zu der Annahme, dass dies nicht auch in der maritimen Industrie der Fall sein sollte. “

Wenn dies der Fall ist, könnten andere Projektpartner, wie das Aluminiumunternehmen Hydro Extrusions oder Leirvik, ein Unternehmen, das sich auf Aufbauten konzentriert, ein Standardmodul erstellen, das für verschiedene Schiffskonzepte verwendet werden könnte, beispielsweise für eine Hochwasserfähre mit Tiefwasser oder ein Schiff mit niedriger Zuggeschwindigkeit und niedriger Geschwindigkeit mit niedrigerer Zugkraft und größerer Passagierkapazität.

Die Projektpartner erkennen an, dass durch die Neubewertung des Konstruktionsprozesses und des Bauens eines Schiffs die Konstruktionskosten um bis zu 70% und die Produktionskosten um 20% gesenkt werden können.