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Donnerstag, 21. Februar 2019

Messe SMM 2016

Schiffbau erfindet sich neu

Von Wolfgang Heumer | 2. September 2016 | Ausgabe 35

Schiffbau bedeutet hochkomplexe Fertigung von Einzelstücken. Dennoch wollen die Werften von den Erfahrungen aus der Serienproduktion lernen.

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Foto: panthermedia.net/ScorpionPL

Effizienzsteigerung im Schiffbau bezieht sich nicht nur auf die Motorenkomponenten, sondern auch auf die Antriebsperipherie. Neueste Entwicklungen zeigt die Messe SMM.

Wenn Frank Roland irgendwo in Europa eine kleine oder mittelgroße Werft besucht, kommt er bisweilen aus dem Staunen nicht heraus. „Es ist schon bemerkenswert, wie diese Unternehmen unter scheinbar unmöglichen Bedingungen auch sehr komplexe Projekte realisieren“, erläutert der Geschäftsführer des Centers of Maritime Technologies (CMT) in Hamburg.

Messe SMM 2016

Selbst in hochgradig optimierten und durchorganisierten Unternehmen herrscht in den komplexen Ausrüstungsprozessen noch Handarbeit vor. „Jedes Schiff ist praktisch ein Prototyp, das setzt Serieneffekten derzeit eine klare Grenze“, meint Roland. Das gilt insbesondere für die Passagier- und Spezialschiffe, mit deren Bau sich die deutschen Werften eine auskömmliche Nische im international von Krisen geschüttelten Markt gesichert haben.

Verbundwerkstoffe wie im Flugzeugbau könnten für den Schiffbau eine Alternative sein

Dennoch blicken diese Unternehmen auf der Suche nach rationelleren Fertigungsmethoden zunehmend auf Industrien mit einem deutlich höheren Automatisierungsgrad. „Die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit ist ein Dauerthema in der Branche“, weiß Roland, dessen Institut sich intensiv mit dem „Schiffbau der Zukunft“ befasst. Auch die Weltleitmesse SMM (siehe Kasten) beschäftigt sich mit solchen Themen.

Stahl und Aluminium gehören immer noch zu den wichtigsten Materialien im Schiffbau. „Verbundwerkstoffe wie im Flugzeugbau könnten eine hochinteressante Alternative sein, das Regelwerk der International Maritime Organisation lässt den Einsatz aber nur unter sehr strengen Voraussetzungen zu“, sagt der für Technikfragen zuständige Geschäftsführer des Verbands Schiffbau und Meerestechnik, Ralf Sören Marquardt.

Das Ideal der Sicherheitsvorschriften „Safetey of Life at Seas“ (Solas) hat unter Brandschutzaspekten immer noch das legendäre amerikanische Passagierschiff „United States“ als Vorbild, auf dem sogar die Bettgestelle und Toiletten aus Stahl waren. Auf die Dauer werden nach Überzeugung Marquardts aber Leichtbauwerkstoffe einen größeren Anteil im Schiffbau bekommen – sie sind nicht nur Basis für kostengünstigere Fertigungsprozesse, sondern führen auch zu Gewichtseinsparungen und letztlich zu geringeren Betriebskosten der Schiffe.

Bei den auch weiterhin erforderlichen Metallstrukturen in einem Schiff sind es eine ganze Reihe von Faktoren, die einen deutlich höheren Grad der Automatisierung in der Fertigung erschweren. Dazu gehören die Größe, das Gewicht, die individuelle Form jedes einzelnen Bauteils und das spezifische Verhalten des Materials beim thermischen Trennen und Schweißen.

Ein guter Werftarbeiter weiß aus Erfahrung zu verhindern, dass eine Schweißnaht „Hungerfalten“ wirft. Mit geübtem Blick und von Hand gleicht er den beim Schweißen unvermeidbaren Verzug im Stahl aus, passt die benötigte Menge Schweißdraht den variierenden Abständen der Stahlplatten an und zieht so eine glatte Naht.

Ein Automat müsste dafür aufwendig programmiert werden oder mit einer entsprechenden Intelligenz ausgestattet sein: „Die komplexen individuellen Aufgaben erfordern numerische Modelle und Simulationen, um Probleme nicht erst in der Fertigung zu erkennen “, meint Roland. Angesichts der schweren Bauteile und ihren komplizierten Formen brauchen die Schiffbauer wesentlich komplexere Werkzeuge als andere Industrien: „Nur mit einem herkömmlichen Gelenkarmroboter werden Sie hier nichts“, sagt der CMT-Geschäftsführer.

„Schiffbau der Zukunft“ ist aber nicht nur eine Frage des Fertigungsprozesses am Ende des gesamten Entstehungsweges eines Schiffes. Für Roland beginnt das Thema bereits in der Entwurfs- und Konzeptionsphase. „Schiffe sind etwa 30 Jahre im Einsatz“, erläutert er, „anders als bisher müssen wir schon beim Design nicht nur eine kurzfristige Verwendung in den ersten Jahren, sondern die veränderlichen Nutzungen über den gesamten Lebenszyklus betrachten.“

So könnten schon zu Beginn spätere Umbauten oder Nachrüstungen erleichtert bzw. Deutlich vereinfacht werden. Auch die Planung und Vorbereitung, die Modellierung und Simulation von Arbeitsprozessen und Abläufen bedürfen für Roland neuer Ansätze. Die wiederum erfordern bessere Kenntnisse und detaillierte Daten. All dies sind – neben der Automation und der Suche nach neuen Werkstoffen – zentrale Themen eines europaweiten Forschungsprogramms, das das CMT von Hamburg aus mit Unterstützung der EU-Kommission managt.

Technologien wie das „Rührreibschweißen“ werden im Schiffbau immer interessanter

Derzeit ist die Branche dabei, Themen und Arbeitsfelder für die Zukunft zu definieren. Darüber hinaus fördert das CMT den Dialog der europäischen Schiffbauer untereinander sowie ihren Erfahrungsaustausch mit anderen Industrien. Interessant können dabei Erfahrungen mit neuen Technologien sein wie zum Beispiel das „Rührreibschweißen“ (Friction Stir Welding) für hochfeste Nähte bei Leichtmetallen, die auch im Schiffbau zunehmend interessant sind.

Bereits jetzt ist zu erkennen, dass manche Technolgie aus der Industrie 4.0 für den Schiffbau Chancen bietet, aber noch sind Anpassungen an die spezifischen Prozesse des „Schiffbau 4.0“ erforderlich. In ersten Pilotprojekten werden im Schiffbau Virtual-Reality-Brillen wie im Flugzeugbau eingesetzt. Roland kann sich aber derzeit nur schwer vorstellen, dass zum Beispiel Monteure auf Offshore-Anlagen damit zur Tat schreiten: „Dafür lauern in der realen Welt auf See viel zu viele Stolperfallen.“