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Wie setzt man nichtmetallische Werkstoffe im Schiffbau ein?

Nichtmetallische Werkstoffe wie Holz werden seit Jahrhunderten im traditionellen Schiffbau verwendet, aber der Wunsch, die Treibstoffkosten zu senken und die Energieeffizienz und ökologische Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, hat das Interesse an leichten, nichtmetallischen Werkstoffen für den Schiffbau neu entfacht.

Da sich die Schifffahrt mit Fragen der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes sowie mit dem Klimawandel aufgrund von Kohlenstoffemissionen auseinandersetzt, ist zu erwarten, dass die Abhängigkeit von der Schifffahrt als wirtschaftlich tragfähigem Verkehrsträger zunehmen wird.

Technologische Innovationen, verbesserte Motoren- und Schiffskonstruktionen sowie verbesserte Betriebsverfahren dürften für geringere CO2-Emissionen sorgen, aber auch nichtmetallische Verbundwerkstoffe spielen eine wichtige Rolle.

TWI

TWI unterstützt seine industriellen Mitglieder in verschiedenen Fachbereichen einschließlich Schiffbau. Sie können herausfinden, wie wir unsere industriellen Mitglieder im Schiffbau unterstützen, z.B. durch die Ermittlung von Wöhlerkurven für die Auslegung von Ankerketten in Seewasser, dem Condition Monitoring im DiMOS-Projekt und der Untersuchung von Verbundwerkstoffen im Schiffbau (FIBRESHIP).

TWI ist eine auf industrieller Mitgliedschaft basierende Organisation. Die Experten von TWI können Ihrem Unternehmen eine Ergänzung zu Ihren eigenen Ressourcen bieten. Unsere Experten haben es sich zur Aufgabe gemacht, der Industrie bei der Verbesserung von Sicherheit, Qualität, Effizienz und Rentabilität in allen Aspekten der Schweiß- und Fügetechnik zu helfen. Die industrielle Mitgliedschaft im TWI erstreckt sich derzeit auf über 600 Unternehmen weltweit und umfasst alle Industriezweige.

Sie können mehr erfahren, indem Sie sich auf Englisch mit uns in Verbindung setzen:

kontakt@twi-deutschland.com

Die Vorteile von nichtmetallischen Werkstoffen im Schiffbau

Verbundwerkstoffe und andere leichte nichtmetallische Werkstoffe bieten den Schifffahrtsunternehmen eine Reihe von Vorteilen. Das geringere Gewicht von Schiffen, deren Schiffsrümpfe aus Verbundwerkstoffen gefertigt sind, ermöglicht eine Verringerung der Maschinenleistung und damit des Kraftstoffverbrauchs. Folglich bieten diese Materialien nicht nur wirtschaftliche, sondern auch ökologische Vorteile, da die Kosten für Herstellung, Betrieb, Wartung und Stilllegung von Schiffen gesenkt werden. Diese Vorteile beim Energieverbrauch gelten für alle Phasen des Lebenszyklus eines Schiffes.

So können dreilagige Polymer-Verbundwerkstoffe das Gewicht einer Struktur im Vergleich zu Stahl um 50-60 % bzw. im Vergleich zu Aluminium um 10-15 % verringern und im Vergleich zu Aluminium die Stabilität und Brandsicherheit des Schiffsrumpfes verbessern. Abgesehen von diesen Vorteilen für die Umwelt können Verbundwerkstoffe auch die Ladekapazität erhöhen und ästhetisch ansprechende Schiffe zu geringeren Kosten als solche aus Stahl schaffen.

Einsatz von Verbundwerkstoffen in größeren Schiffen

Nichtmetallische Verbundwerkstoffe werden schon seit Jahren für kleinere Schiffe verwendet, sind aber bei der Herstellung größerer Schiffe, die traditionell aus Stahl gebaut wurden, noch nicht weit verbreitet.

Im Rahmen von Projekten wie dem vom TWI unterstützten FIBRESHIP-Projekt wurde die Verwendung von Glasfasern erforscht, um Gewicht, Betriebskosten und Treibstoffverbrauch zu senken und gleichzeitig die Lebensdauer großer Schiffe zu verlängern.

Gängige nicht-metallische Schiffbaumaterialien

Zu den nichtmetallischen Werkstoffen, die im Schiffbau verwendet werden, gehören verschiedene Arten von Holz und Kunststoff.

Holz

Die niedrigen Kosten und das geringe Volumengewicht in Verbindung mit seiner Festigkeit und einfachen Verarbeitung machen Holz zu einem beliebten Werkstoff für Schiffe. Es wird für Schiffsrümpfe, Decks, Verkleidungen, Schotten, Isolierlatten, Ausrüstungsdetails und vieles mehr verwendet und macht im Allgemeinen 15 % des Gewichts eines Schiffes aus.

Nadelhölzer wie Zeder, Tanne, Kiefer, Lärche und Fichte werden im Schiffbau verwendet, aber auch Laubhölzer wie Esche, Guajak, Birke, Mahagoni, Eiche und Teak. Von diesen Hölzern wird Guajak als Material für Stevenschalen bevorzugt, da es hart ist und ohne Schmierung im Wasser laufen kann.

Viele der im Schiffbau verwendeten Hölzer werden mit antiseptischen Lösungen imprägniert, um sie vor Fäulnis zu schützen, und außerdem wird Antipyrin zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit verwendet.

Kunststoffe

Eine Vielzahl verschiedener organischer und synthetischer Kunststoffe wird im Schiffbau verwendet, darunter auch solche, die mit anderen Füllstoffen gemischt werden, um Eigenschaften wie erhöhte Festigkeit und Hitzebeständigkeit zu erzielen. Einige Kunststoffe werden mit Hilfe von Treibmitteln gasgefüllt, damit sie als Wärme- oder Schalldämmung in Schiffen verwendet werden können. Zu den häufig verwendeten Kunststoffen für Schiffe gehören nichtmetallische Werkstoffe – minierte Kunststoffe, Strangpressprofile, Formteile, Single-Skin- und Sandwich-Strukturen, strukturelle Kunststoffe und glasfaserverstärkte Kunststoffe. Neben Isolierzwecken werden Kunststoffe auf Schiffen auch für den Strukturausbau, Möbel, Verkleidungen und den Korrosionsschutz verwendet.

Kunststoffe haben jedoch einige potenzielle Nachteile, darunter eine geringe Wärmebeständigkeit und -leitfähigkeit sowie einen niedrigen Elastizitätsmodul.

Für weitere Informationen senden Sie bitte eine englischsprachige E-Mail an:

kontakt@twi-deutschland.com