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Photonics News 84

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Moderne Sensortechnik im Schiffbau

Straight & Far


D84-068

„Eine Kreuzfahrt, die ist lustig. Eine Kreuzfahrt, die ist schön.“ Davon sind immer mehr Touristen überzeugt. Nach einer aktuellen Schätzung werden 2018 weltweit 27 Millionen Kreuzfahrten gebucht – das sind rund anderthalbmal so viele wie noch zehn Jahre zuvor. Kein Wunder also, dass immer mehr, immer größere Schiffe auf den Meeren unterwegs sind. Die Auftragsbücher der Werften sind voll. Die Bauzeit von Ozeanriesen wie der „Norwegian Bliss“ (Foto) so kurz wie möglich zu halten, erfordert nicht nur perfektes Projektmanagement. Es bedeutet auch Millimeterarbeit mit tonnenschweren Stahlkonstruktionen.

Das Schiffspuzzle

Wenn namhafte Reedereien neue Kreuzfahrtschiffe brauchen, wenden sie sich gerne an die Meyer Werft in Papenburg. Das niedersächsische Familienunternehmen hat in seiner 223-jährigen Firmengeschichte schon mehrmals bewiesen, dass sich Pioniergeist und der Glaube an neue Technologien auszahlen.
Als Josef L. Meyer in den 1870er Jahren beschloss, konsequent auf den Bau von dampfbetriebenen Stahlschiffen zu setzen, wurde er von vielen Papenburger Reedern und Werftbesitzern milde belächelt. Die Geschichte sollte ihm Recht geben: Im 19. Jahrhundert gab es in der Stadt rund zwanzig Schiffbaubetriebe – nur die Meyer Werft hat bis heute überlebt.

Auch die Entscheidung, in den Bau von Kreuzfahrtschiffen der Luxusklasse einzusteigen, hat sich als richtig erwiesen. 1984, als das Unternehmen den Auftrag für den Ozeanriesen „Homeric“ annahm, war das nicht selbstverständlich. Das Projekt war ein Wagnis und mit vielen technischen Herausforderungen verbunden. So musste zum Beispiel eigens eine neue Schleuse gebaut werden, damit das fertige Schiff am Ende auch das Dock verlassen konnte.

Aus klein mach groß

Auch heute zählt die Meyer Werft zu den modernsten Schiffbauanlagen der Welt. Nach dem „Blockbau-Prinzip“ dauert die Herstellung von Luxuslinern wie der „Norwegian Bliss“ von der Kiellegung bis zum Stapellauf gerade einmal neun Monate. Zum Vergleich: Das Schiff ist ungefähr viermal so groß wie die 1985 fertiggestellte „Homeric“, die damals ein Jahr im Baudock verbrachte.

Beim Blockbau werden kleine Teilelemente vorgefertigt und dann zu immer größeren Einheiten zusammengesetzt: Zunächst werden einzelne Stahlplatten mit Korrosionsschutz lackiert, in einer Plasmabrennanlage zugeschnitten und zu Paneelen zusammengeschweißt. Andere Komponenten, die später für den Betrieb des Schiffes wichtig sind, werden ebenfalls schon im Vorfeld gefertigt. So kann direkt nach der Auftragsannahme mit der Herstellung dieser Einzelteile begonnen werden, während die Baudocks noch durch andere Schiffe belegt sind.

Das Herzstück des Stahlbaus ist die automatisierte Paneelstraße. Dort werden die zugeschnittenen Stahlplatten mit Profilen, Unterzügen und Seitenwänden zu sogenannten Sektionen verarbeitet. Auch die Wärmedämmung sowie die Kabelbahnen und Rohrpakete, in denen später bis zu 250 km Strom- und Wasserleitungen laufen, werden jetzt angelegt. Dabei arbeitet die Produktionsanlage sozusagen im Kopfstand: Die Stahlplatten, an die alle anderen Elemente angebracht werden, dienen im fertigen Schiff als Kabinendecken, die Leitungsschächte und Rohre werden für die Versorgung der darüberliegenden Kabine genutzt. Alle vier Stunden verlässt eine fertige Sektion die Fertigungshalle.

Millimeter-Job für starke Männer – von der Sektion zum Block

Diese Zeit bleibt den Werftarbeitern, um die fertigen Sektionen zu den nächst größeren Einheiten zusammenzufügen. Etwa acht bis zehn von ihnen bilden einen Block, der sich über die gesamte Schiffsbreite erstreckt. Die Blöcke sind bis zu 37 m lang und bis zu sechs Decks hoch. Damit sie eine perfekte Einheit bilden, müssen die einzelnen Sektionen exakt positioniert werden. Das geschieht von Hand. Da ein Kran wegen der Trägheit in Traverse und Seil zu ungenau ist, nutzen die Werftarbeiter hydraulische Zug- und Druckpressen, um die rund 160 Tonnen schweren Teile millimetergenau einzupassen.

Diese Präzision zu erzielen, ist eine der großen Herausforderungen. Lange Zeit wurden dazu mechanische Lote verwendet. Die sind jedoch sehr windanfällig, geraten dadurch ständig „aus dem Lot“ und müssen außerdem visuell abgelesen werden. Um die Sektionen genau auszurichten, musste ihre Position in einem eigenen Arbeitsschritt durch Messtrupps mit Tachymetern vermessen werden. Dann wurde so lange nachgebessert und erneut vermessen, bis das Bauteil am richtigen Ort angekommen war. „Dieser umständliche Prozess fraß viele Ressourcen“, erzählt Ralph Zimmermann, Fachbereichsleiter Vermessung bei der Meyer Werft. „Deshalb waren wir schon lange auf der Suche nach einer zeitgemäßen Methode. Die Schiffbauer sollten ihre Arbeit möglichst autark kontrollieren. Gleichzeitig musste die Technik im Arbeitsalltag einer Werft bestehen.“

Positionierungslaser bei der Arbeit

Vorgefertigte Lösungen „von der Stange“ wurden diesen Anforderungen nicht gerecht. Nach ausführlichen Tests ist seit Herbst 2017 ein optoelektronisches Ausrichtsystem im Einsatz, das die Werft gemeinsam mit LASER COMPONENTS und der Hochschule Neubrandenburg entwickelt hat. Bei der lasergestützten Ausrichtung werden bug- und heckseitig jeweils vier Laser auf dem Hallenboden platziert und mit eingebauten Dornen verankert. Die selbstnivellierenden Laser gleichen Unebenheiten automatisch aus, sodass der Laserstrahl immer senkrecht steht. An der Sektionsdecke ist über jedem Laser ein Detektor befestigt, der die Position des Strahls wie beim Fadenkreuz eines Zielfernrohrs auswertet. Die Daten werden dann per Funk an ein Display übermittelt, sodass die Schiffbauer jederzeit über die genaue Position informiert sind. Wenn alle acht Strahlen ihr Ziel genau im Zentrum treffen, ist die Sektion am richtigen Platz und die Montage kann beginnen. Auf diese Weise werden die Blöcke nicht nur genauer, sondern auch schneller fertiggestellt.
Ralph Zimmermann ist von dem Ausrichtsystem begeistert: „Schon jetzt sind die positiven Auswirkungen auf unsere Herstellungsprozesse klar zu erkennen. Ich kann mir den Arbeitsalltag der Meyer Werft gar nicht mehr ohne dieses System vorstellen.“ Entsprechend ist der nächste Schritt schon geplant. Dann geht es um die Positionierung der gesamten Blöcke. Bisher wurden kostspielige, empfindliche Tachymeter verwendet, um rund 70 dieser bis zu 800 Tonnen schweren „Puzzleteile“ zu einem Schiff zusammenzufügen. Auch hier könnten Laser bald den Weg weisen.

 

Ralph Zimmermann, Fachbereichsleiter Vermessung bei der Meyer Werft in Papenburg:

„Ein Kreuzfahrtschiff für 4.000 Passagiere im Blockbau zu fertigen bedeutet, viele Einzelstücke millimetergenau zusammenzufügen. Traditionelle Methoden sind aufwändig, kosten Zeit und benötigen viel Personal. Mit moderner Lasertechnik können wir heute viel präziser und effizienter arbeiten.

Ralph Zimmermann

1  http://www.cliadeutschland.de/pdf/2017/35-15.12.2017_CLIA-Outlook-of-the-Industry_Praesentation.pdf
2  https://de.statista.com/statistik/daten/studie/168360/umfrage/passagiere-auf-kreuzfahrten-weltweit/

Norwegian Bliss
Die Norwegian Bliss wurde am 19. Februar 2018 ausgedockt. Am 13. März 2018 begann die Überführung in die Nordsee. Mit nur 0,2 Knoten wurde das 333,4 Meter lange und 41,4 Meter breite Schiff aus der Meyer Werft ausgeschleust und wegen der besseren Manövrierbarkeit auf der Ems rückwärts in Richtung Meer gesteuert. Im Juni wird das Schiff der ­„Breakaway-Plus-Klasse“ von Seattle zur siebentägigen Kreuzfahrt nach Alaska in See stechen. Ab November wird man das Schiff der Reederei Norwegian Cruise Line dann in der östlichen Karibik finden.
Das Schiff gehört zu den modernsten Kreuzfahrtschiffen. 27 Dining-Optionen, ein Theater mit über 800 Sitzplätzen, die längste ­(E-) Kartbahn auf See, eine 180-Grad-Panorama Observation Lounge, mehrstöckige Wasserrutschen – eine davon verläuft über die Reling hinaus – und viele Attraktionen mehr versprechen den Gästen eine unvergessliche Reise. Über 1.700 Besatzungs­mitglieder sorgen für das Wohl der rund 4.000 Passagiere.

So ein Theater!
Wussten Sie übrigens, dass die Meyer Werft der größte deutsche Theaterbauer ist? Jedes moderne Kreuzfahrtschiff verfügt heute über mindestens einen großen Theatersaal mit bis zu 1.000 Sitzen, einem Fly-Tower für die wechselnden Bühnenbilder und einem versenkbaren Orchestergraben. So kommt es, dass die Meyer Werft inzwischen mehr Theater gebaut hat, als jedes andere Unternehmen in Deutschland.


Auf lange Strecken punktgenau justieren

Mit dem Laserausrichtsystem STRAIGHTliner FAR lassen sich Bauteile über Distanzen bis zu 200 m millimetergenau positionieren. Das ist nicht nur im Schiffbau wichtig, sondern auch bei der Ausrichtung von Maschinen, Schienen, Kränen oder Aufzügen.

Das System verfügt über ein Long-Range Lasermodul, das bei einer Entfernung von 200 m auf einen Punktdurchmesser von weniger als 15 mm fokussiert werden kann. Die Ausstattung umfasst außerdem die drahtlose Verbindung vom extragroßen Detektor zum PC und eine intuitiv zu bedienende Windows-Software mit grafischer Benutzerführung.


Datenblatt:

Weitere Produktinformationen:
STRAIGHTliner FAR Ausrichtsystem

Hersteller:
LT LaserTools GmbH

Kontakt:

Ansprechpartner:    Stephan Krauß
Firma:    Laser Components GmbH
Adresse:    Werner-von-Siemens-Str. 15
PLZ / Ort:    82140 Olching
Telefon:    +49 (0) 8142 2864-32
Fax:    +49 (0) 8142 2864-11
E-Mail:    s.krauss@lasercomponents.com
 

Norwegian Bliss

Norwegian Bliss

Blockbau-Verfahren beim Schiffsbau

Ein Kreuzfahrtschiff wird im Blockbau-Verfahren aus verschiedenen Modulen zusammengesetzt

STRAIGHTliner FAR

STRAIGHTliner FAR - Laserausrichtsystem

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