Stärkere Schiffe mit weniger Rissen

Die Ausbreitung von Rissen kann bei großen Passagier- und Lastschiffen verheerende Konsequenzen haben. EU-geförderte Wissenschaftler untersuchen zwei Lösungen, die von der strukturellen Komponente abhängen, die bei der Arbeit im Rahmen des Projekts "Materials onboard: Steel advancements and integrated composites" (MOSAIC) untersucht werden.

Forscher tauschen Stahl der Grade A oder AH durch hochfesten, niedriglegierten Stahl (HSLA, high-strength low-alloy) oder Verbundmaterialien aus. HSLA-Stahl mit besseren mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit ist für große strukturelle Bauteile bei Bereichen mit Belastungskonzentration gedacht. Leichtgewichtige korrosionsbeständige Verbundmaterialien sollen Rohre oder andere nicht kritische Teile ersetzen.

MOSAIC untersucht die Konstruktion, die Herstellung, die Qualitätskontrolle und die Leistung sowie die Kosten, um die Machbarkeit, ob die neuen Materialien übernommen werden können, zu bestimmen. Das Projekt deckt Brände und Sicherheit nicht ab. Diese werden in der Zukunft erforscht.

Während der ersten 18 Monate entschied das Team über drei Testfälle für jede Materialklasse und begann damit, die Eignung verschiedener Materialien für die ausgewählte Anwendungen zu beschreiben. Es wurden die Verbundwerkstoffe ausgewählt und der HSLA-Stahl wird in den kommenden Monaten abgeschlossen.

Es werden drei Schweißtechnologien untersucht, mit denen die HSLA-Bauteile mit dem herkömmlichen Stahl verbunden werden können. Die Schweißmethoden und -konfigurationen wurden für die Verbundanwendungen mithilfe von Modellen aus dem Finite-Elemente-Verfahren neu festgelegt. Das Team hat auch globale Modelle aus dem Finite-Elemente-Verfahren der Schiffe entwickelt, die bei der Bestimmung lokaler Belastungen für jede Anwendung genutzt werden können.

Man geht davon aus, dass der Austausch von Materialien in für Risse anfälligen Bereichen erhebliche Vorteile in vielen Bereichen mit sich bringt. Bei weniger Rissen sinken natürlich auch die Wartungs- und Reparaturkosten sowie die Ausfallzeiten. Weniger Fehler erhöhen auch die Sicherheit. Leichtere Fahrzeuge verbrauchen weniger Treibstoff, wodurch Kosten eingespart und die Umwelt dank weniger Emissionen geschützt wird. Alles in allem senken die MOSAIC-Lösungen die Kosten für die Nutzungsdauer, die bei der Produktion, dem Betrieb und der Wartung großer Handelsschiffe entstehen.