Schiffbau: Norwegens Fjellstrand schreibt das Buch neu

„Wir sehen, dass mehrere Fahrzeugtypen auf derselben Plattform gebaut werden, und sehen, dass die Kosten in dieser Branche einen Vorteil haben. Wir haben keinen Grund zu der Annahme, dass dies auch in der Schifffahrtsbranche nicht der Fall sein sollte “, sagte Fjellstrands Leiter für Forschung und Entwicklung, Edmund Tolo. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fjellstrand

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

Der Prozess des Entwerfens und Bauens eines Schiffes bleibt selbst in der heutigen hoch standardisierten Massenfertigungsumgebung weitgehend ein einmaliges, einzigartiges Design und Bauverfahren. Schiffe werden meist nach den spezifischen Anforderungen eines Reeders oder Betreibers gebaut, die häufig auf festen Parametern wie Geschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch, Route und Fracht- oder Passagierkapazität basieren.

Entwürfe werden erstellt, detaillierte Pläne von einer Klassifikationsgesellschaft genehmigt, die Finanzierung gesichert und der Bau Block für Block begonnen.
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 Branchencluster NCE Maritime CleanTech initiierte 13,2 Mio. USD teure Projekt zielt darauf ab, die schnellste batteriebetriebene, emissionsfreie Hochgeschwindigkeits-Aluminiumfähre zu bauen, die auf einer wachsenden emissionsfreien Kompetenz in Europa aufbaut und gleichzeitig eine Neubewertung vornimmt der eigentliche Design- und Bauprozess.

Der modulare Ansatz
Der „Airline-Ansatz“ ist in maritimen Kreisen häufig ein Mantra, da die Luftfahrtindustrie in vielerlei Hinsicht als de facto „Standard in der Normung“ angesehen wird. Was wäre, wenn der Schiffbau einige der Fortschritte im Flugzeugbau oder im Automobilbau nachahmen könnte? Was ist, wenn der modulare Ansatz, bei dem Kernkomponenten oder zentrale Rahmen über eine Reihe von Modellen hinweg konstant sind, während andere variable Komponenten oder Systeme je nach sich ändernden Anforderungen ausgewählt werden können?

Mit freundlicher Genehmigung von Fjellstrand

So wie es im TrAM-Projekt um den Bau einer sauberen Hochgeschwindigkeitsfähre geht, geht es auch um die Erstellung einer Prozessvorlage, die dann für andere Schiffe kopiert werden kann. Das Projekt wird drei verschiedene Verwendungszwecke für eine emissionsfreie Aluminiumfähre entwickeln: eine für europäische Binnenwasserstraßen und eine für eine Pendlerfähre der Londoner Stadt Themse. Das erste Schiff soll ab 2022 für eine Gemeinde in der Nähe von Stavanger gebaut werden.

Alle drei haben unterschiedliche Anforderungen an Geschwindigkeit, Tiefe, Passagierkapazität, Reichweite und Geräuschentwicklung, aber alle drei haben identische Konstruktionsmerkmale. Eine Werft könnte sich dafür entscheiden, für alle drei Fähren denselben traditionellen Entwurfsprozess durchzuführen. Aber was wäre, wenn die einzigen Änderungen in den Entwurfssystemen der Schiffe vorgenommen werden müssten?

Nahezu alle modernen Schiffe sind auf ihren Betrieb ausgelegt, sagte Dr. Christoph Jürgenhake, Gruppenleiter am deutschen Fraunhofer-Institut für Mechatronisches Systemdesign IEM, eines der Mitglieder des TRaM-Konsortiums. Das Fraunhofer IEM ist eine anwendungsorientierte Forschungsorganisation. Der Fokus liegt auf der Funktionsweise von Objekten und Systemen, einschließlich Herstellungsprozessen. Seine Mitarbeiter, die Erfahrung in der Luftfahrt und in der Automobilproduktion haben, können die Anforderungen eines Schiffes oder Autos auf höchster Ebene untersuchen und dann feststellen, wie unterschiedliche Bauprozessparameter beeinflusst werden können. In der TrAM übernimmt das Fraunhofer IEM die Führung bei der Bewertung, wie Planungs- und Konstruktionsmethoden 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 ermöglicht, indem Engineering und Produktion replizierbar und modular sind.

Dr. Jürgenhake sagte, das Ziel des Projekts sei es, den Schlüsselteil des Entwurfs zu finden, der allen drei möglichen Entwürfen gemeinsam ist, und dann Module für diesen zu erstellen. Durch die Übernahme dieses Ansatzes von Auto- und Luftfahrtherstellern wird angestrebt, eine Reihe von Konstruktionen zu entwickeln, die weiterhin auf die betrieblichen Anforderungen zugeschnitten werden können. Er merkt zum Beispiel an, dass VW ein zentrales Modul im Fahrgestell verwendet, um das viele verschiedene Modelle gebaut werden können. „Für Reeder und Betreiber ist dies eine neue Denkweise. Sie müssen die Gesamtkosten für den Lebenszyklus in Betracht ziehen, wenn sie die Optionen für das Systemdesign betrachten “, sagte Dr. Jürgenhake.

Während das TrAM-Projekt noch kein ideales Design gefunden hat, deuten erste Skizzen auf einen Doppelrumpfkatamaran hin.

Für die Fjellstrand-Werft könnte dieser modulare Ansatz sie in einem herausfordernden Schiffbaumarkt unterstützen, in dem die Kostensenkung weiterhin Priorität hat. „Natürlich können die Personalkosten gesenkt werden, wenn einer der Prozesse automatisiert wird, aber dieser modulare Designansatz kann auch zu einem effizienteren Materialeinsatz führen“, sagte Edmund Tolo, Leiter Forschung und Entwicklung bei Fjellstrand. „Wir sehen, dass mehrere Fahrzeugtypen auf derselben Plattform gebaut werden, und sehen, dass die Kosten in dieser Branche einen Vorteil haben. Wir haben keinen Grund zu der Annahme, dass dies auch in der maritimen Industrie nicht der Fall sein sollte. “

In diesem Fall könnten andere Projektpartner wie die Aluminiumfirma Hydro Extrusions oder das auf Aufbauten spezialisierte Unternehmen Leirvik ein Standardmodul entwickeln, das für verschiedene Schiffskonstruktionen wie Hochgeschwindigkeitsfähren im Tiefwasser eingesetzt werden kann oder ein langsames Schnellboot mit geringem Tiefgang und größerer Passagierkapazität. Die Projektpartner erkennen an, dass durch eine Neubewertung des Entwurfs- und Bauprozesses eines Schiffs die Konstruktionskosten um bis zu 70% und die Produktionskosten um 20% gesenkt werden können.

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