Angesichts steigender Anforderungen an Energieeffizienz und Emissionsreduzierung setzt die Schiffbauindustrie zunehmend auf leichte und korrosionsbeständige Verbundwerkstoffe. Das Forschungsprojekt BIGBOND untersucht, wie Faserverbundwerkstoffe in größerem Umfang im Schiffbau eingesetzt werden können und wie zuverlässige Klebtechnologien ihr volles Potenzial ausschöpfen können.

Im Fokus von BIGBOND stehen die Entwicklung neuer Konstruktionsprinzipien, standardisierter Klebverbindungen und skalierbarer Fertigungsprozesse, die eine sichere und effiziente Integration von Verbundbauteilen in Schiffsstrukturen ermöglichen. Darüber hinaus erforscht BIGBOND Konzepte für wiederverwendbare und zirkuläre Komponenten und stellt so sicher, dass Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus hinweg berücksichtigt wird.

Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die weitere Standardisierung von Klebtechnologien. Diese ist unerlässlich, um Zertifizierungsverfahren zu vereinfachen und eine breitere industrielle Anwendung zu ermöglichen. Im Projektverlauf werden alle entwickelten Lösungen anhand eines Demonstrators validiert, um ihre praktische Relevanz und Übertragbarkeit auf reale Schiffbauanwendungen zu gewährleisten.

Klebtechnologien spielen eine entscheidende Rolle, um leichte Verbundwerkstoffe für den maritimen Einsatz nutzbar zu machen. Ihr geringes Gewicht und ihre lange Lebensdauer können einen wichtigen Beitrag zur Emissionsreduzierung leisten. Gleichzeitig bleibt das Recycling eine Herausforderung, der sich das Projekt direkt widmet. Durch Lebenszyklusanalysen, kontinuierliche Forschung an Verbundwerkstoffen und End-of-Life-Strategien sowie Konstruktionsansätze, die eine reversible und saubere Trennung der Komponenten ermöglichen, will BIGBOND eine nachhaltige Nutzung von Werkstoffen bereits in der Entwicklungsphase unterstützen.

Mit diesem umfassenden Ansatz trägt das Projekt zur Weiterentwicklung des Leichtbaus, alternativer Fügeverfahren und umweltverträglicher Produktion bei und unterstützt so die klimafreundliche Transformation des maritimen Sektors.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.

Projektpartner: Center of Maritime Technologies (CMT) gGmbH, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik ILK - Technische Universität Dresden, Fraunhofer IGP, Tamsen Maritim GmbH

Ein wesentlicher Aspekt bei der Einsparung von Kraftstoff und der damit verbundenen Reduzierung von CO2-Emissionen auf Kreuzfahrtschiffen ist die Reduzierung des Gewichts. Die MEYER WERFT wendet aus diesem Grund schon seit langem großflächigen Leichtbau mit besonderen Anforderungen an lokale Stützstrukturen an. Durch diese individuellen Anforderungen und der damit verbundenen variierenden Materialstärke ist es erforderlich, auch die Schweißprozesse, die auf den herkömmlichen Anlagen deshalb nur noch eingeschränkt automatisiert durchgeführt werden können, weiterzuentwickeln und neue, hocheffiziente Schweißprozesse einzusetzen. Gerade in Hinblick auf die Globalisierung und die wachsende Konkurrenz sind innovative und effiziente Fügetechnologien bei der Herstellung von Schiffen zwingend erforderlich, um die Spitzenposition der deutschen produzierenden maritimen Industrie beizubehalten.

In diesem Projekt wird das Hochleistungs-Laserstrahlschweißen von vor allem Dickblechen prozesssicher entwickelt und eine entsprechende Systemtechnik für die industriellen Fertigungsanlagen erarbeitet. Die Ressourceneffizienz und der ökologische Aspekt der Fertigung von maritimen Komponenten sollen durch eine Substitution von konventionellen Lichtbogenschweißverfahren und Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißverfahren erhöht werden. Die Qualitätssicherung in Form von digitalen Zwillingen (smarte Produktion) ist von fundamentaler Bedeutung, um eine gleichbleibend hohe und defektfreie Schweißnahtqualität sicherzustellen. Die Ziele sind neben der Erhöhung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit auch die Reduzierung des Energie- und Ressourcenverbrauches und der Fertigungskosten, welche durch angepasste Strahlformung, einem höheren Wirkungsgrad und kürzere Prozesszeiten erreicht werden.

Im Anschluss an das Forschungsvorhaben soll eine Technologie zum Aufrüsten der Anlage zur Verfügung stehen und eine Anwendung konzeptionell betrachtet werden.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.

Das Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist ein urformendes Fertigungsverfahren, das eine vergleichsweise schnelle Fertigung großformatiger Metallkomponenten ermöglicht und mittels Roboterunterstützung auch zur Realisierung komplexer Geometrien eingesetzt werden kann. Die jeweilige Schweißzusatz-/Schweißschutzgaskombination beeinflusst die mikrostrukturellen Eigenschaften, wie zum Beispiel das sich einstellende Gefüge und die Korngrößen. Dies hat wiederum Einfluss auf die daraus resultierenden mechanisch-technologischen Eigenschaften.

Ziel dieses Projektes ist die Verbesserung der mikrostrukturellen Eigenschaften mittels WAAM gefertigter Komponenten. Durch die aktive Beeinflussung der Erstarrungsbedingungen sollen feinkörnige, quasiisotrope Gefüge und eine optimierte Nahtgeometrie mit einer deutlich erhöhten Dauerfestigkeit erreicht werden. Außerdem wird geprüft, durch welche prozessbegleitende Behandlung gegebenenfalls auftretende Oberflächendefekte behoben werden können. Bei dieser bislang nicht eingesetzten Fertigungsstrategie sind sowohl subtraktive Verfahren als auch thermische Prozesse denkbar. Da die auf diese Weise hergestellten Strukturen in ihrer zu erwartenden Güte eine deutlich höhere Festigkeit gegenüber herkömmlichen WAAM-Strukturen aufweisen, ist im Anschluss eine eingehende materialwissenschaftliche Betrachtung zur Einordnung in relevante Kerbfallkonzepte vorgesehen.

Im ersten Schritt werden an schiffbaulich repräsentativen, additiv gefertigten Strukturen die jeweiligen Spannungsformzahlen und Kerbwirkungszahlen rechnerisch ermittelt und es erfolgt eine Validierung dieser gewonnen Werte auf Basis experimenteller Schwingfestigkeitsuntersuchungen. Die so gewonnenen Erkenntnisse in Verbindung mit weiterführenden materialwissenschaftlichen Untersuchungen ermöglichen das Herausarbeiten von Grundlagen zur Eingruppierung mittels WAAM gefertigter Strukturen in relevante Kerbfallkataloge. Die unter Produktionsbedingungen hergestellten Proben werden intensiv untersucht. Geeignete Schweißzusätze und Schweißschutzgase werden ausgewählt und mit praxistauglichen Schweißparametern verarbeitet. Ein iteratives Vorgehen, gepaart mit einer entsprechenden Messtechnik sind hierbei eine wichtige Voraussetzung.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.

Die Umstellung auf klimafreundliche, wasserstoffbasierte Energieträger stellt die Schifffahrtsindustrie vor neue Herausforderungen hinsichtlich Materialbeständigkeit, Sicherheit und langfristiger Betriebssicherheit. Im Rahmen des Forschungsprojekts KoSyShip untersuchen wir gemeinsam mit unseren Partnern das Korrosionsverhalten von Methanol und Ammoniak und entwickeln innovative Lösungen für deren sicheren Einsatz an Bord.

Methanol und Ammoniak gelten als vielversprechende synthetische Kraftstoffe, die eine zentrale Rolle bei der Defossilisierung der Schifffahrt spielen. Abhängig von ihrer Reinheit, den Handhabungsbedingungen und der mechanischen Belastung können beide Substanzen jedoch komplexe Korrosionseffekte auf konventionelle Stähle, alternative Metalllegierungen und Schutzbeschichtungen hervorrufen. Ein fundiertes Verständnis dieser Mechanismen ist daher unerlässlich für die Entwicklung und den Betrieb zukünftiger Kraftstoffsysteme.

Im Projekt KoSyShip untersuchen wir genauer, wie Methanol und Ammoniak verschiedene Materialien unter realen Betriebsbedingungen beeinflussen. In praktischen Versuchen wollen wir verstehen, wie diese Kraftstoffe die Korrosion und die Langzeitstabilität von Bauteilen beeinflussen. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen uns, verbesserte Konstruktionsprinzipien und Fertigungsmethoden zu entwickeln, um sicherzustellen, dass zukünftige Kraftstoffsysteme für Methanol und Ammoniak langlebig und sicher sind.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.

Bei der Einhaltung des Pariser Klimaschutzabkommens und Senkung der Netto-Treibhausgasemissionen spielt die Entwicklung von emissionsfreien Technologien eine wichtige Rolle. Energie und Ressourcen optimal einzusetzen und anwendungsoptimierte Werkstoffe zu qualifizieren sind ein unverzichtbarer Hebel in diesem Zusammenhang, woraus sich das Forschungsprojekt MariSteel mit dem Fokus auf den Einsatz von Hochleistungsschweißverfahren in Kombination mit innovativen Stahlwerkstoffen ergibt.

Ziel dieses Vorhabens ist es, einer CO2-neutralen Herstellung zu folgen und sich dabei auf die zukünftigen Produktionsbedingungen in Richtung einer innovativen, flexiblen Fertigung auszurichten. Ein weiterer Baustein ist die Reduzierung der Stahlsortenvielfalt und Entwicklung moderner Schiffbaustähle, die dem Schiffbau neue Leichtbaumethoden ermöglichen und zu einer geringeren Schiffsmasse beitragen. Ein anwendungsgerechter Schiffbaustahl sollte eine hohe Schweißeignung haben, in seinen Eigenschaften in der Wärmeinflusszone stabil sein und durch Vollmechanisierung und Automatisierung seine Potentiale optimal nutzen, sodass sinnvolle Blechdicken eingesetzt werden können.

Die MEYER WERFT begleitet in diesem Forschungsprojekt die Entwicklung geeigneter Stähle für den Schiffbau unter Berücksichtigung unterschiedlichster Einsatzszenarien. Innerhalb der MEYER WERFT erfolgt die Erprobung der Werkstoffe bei Laser- und Laserhybridschweißverfahren und Anwendung erhöhter Schweißgeschwindigkeiten und einer minimalen Energieeinbringung an schiffbautypischen Strukturen wie Profilen und Paneelen. Unsere Prozesse werden signifikant optimiert und eine an den Stahlbau angelehnte Strukturauslegung entwickelt mit dem Ziel, die Änderungen zukünftig in die Schiffbauregularien zu überführen.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.

Angesichts der immer knapper werdenden Ressourcen und dem parallel dazu stetig wachsenden Abfallaufkommen ist ein nachhaltiges unternehmerisches Handeln und somit die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft (Circular Economy) ein wichtiger Baustein für die Zukunftsfähigkeit eines Unternehmens.
Die EU gibt hierzu ein klares Ziel vor und strebt bis 2050 eine klimaneutrale und kreislauffähige Wirtschaft an.

Um sich dieser Herausforderung zu stellen, wird in dem ReCab Verbundvorhaben eine modulare Kabine entwickelt, die eine Kreislaufwirtschaft im Schiffbau und darüber hinaus ermöglicht. Dies umfasst die Auswahl geeigneter Materialien und eine demontagegerechte Konstruktion, die eine zerstörungsfreie Demontage von Kabine und Kabinenkomponenten sowie die sortenreine Trennung der Materialien ermöglicht.
Dafür werden in Zusammenarbeit mit den Projektteilnehmern und den Lieferanten Konzepte, Materialien, Komponenten, Systeme und Kreislaufrückführungsszenarien entwickelt, erprobt und bewertet.
Es werden Geschäftsmodelle analysiert, die durch ein geeignetes Materialdatenmanagement ermöglicht werden können.

Ein grundlegend neues Konzept der baulichen Struktur der Kabine sowie ihre Integration in das Schiff eröffnet neue Möglichkeiten für eine Weiternutzung der ganzen Kabine und schafft zudem großes Potential im Bauprozess.
Die Versorgungssysteme und die dazugehörige Automation und Steuerung werden dahingehend entwickelt, dass sie energieeffizient sind und dezentrale Einheiten bilden. Jegliche Entwicklung an der Kabine soll mit einer Verbesserung des Komforts einhergehen.
Die Umsetzbarkeit der Konzepte und die Rückbaubarkeit der kreislauffähigen Kabine soll anhand von Demonstratoren nachgewiesen und getestet werden.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.

Das Projekt zero4cruise zielt darauf ab, die Schifffahrtsbranche, insbesondere die Kreuzfahrtschifffahrt, durch die Entwicklung und Integration innovativer Brennstoffzellentechnologien nachhaltiger zu gestalten. Angesichts wachsender Emissionsvorschriften und des zunehmenden Umweltbewusstseins stehen Reedereien und Passagiere vor großen Herausforderungen. Herkömmliche dieselmotorbasierte Antriebstechnologien stoßen dabei, vor allem bei Hochsee-Passagierschiffen, an ihre technischen und ökonomischen Grenzen. Um eine klimaneutrale Schifffahrt zu ermöglichen, ist die Entwicklung alternativer Energie- und Antriebskonzepte unerlässlich.

Im Rahmen von zero4cruise wird die PEM-Brennstoffzellentechnologie mit integrierter Methanol Kraftstoffreformierung für den Einsatz auf Hochsee-Passagierschiffen weiterentwickelt. Durch die Verwendung von Methanol als Energieträger sollen diese Brennstoffzellen zur Reduzierung oder Eliminierung klimaschädlicher Emissionen beitragen. Das Projekt konzentriert sich dabei vor allem auf die Nachrüstung bestehender Schiffe. Dazu werden Brennstoffzellengroßsysteme entwickelt und skaliert, die den hohen Anforderungen an Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit in der maritimen Anwendung gerecht werden.
Ein wichtiger Bestandteil des Projekts ist die Errichtung eines maritimen Systemteststandes, auf dem die Brennstoffzellen unter realen Bedingungen im Langzeitbetrieb getestet werden.
Darüber hinaus werden Konzepte entwickelt und die Energiesysteme und -netze an Bord grundlegend neu gestaltet, um die Integration der Brennstoffzellentechnologie als wesentlichen Energieerzeuger im Multi-Megawatt-Bereich zu ermöglichen.
Die spezifischen Anforderungen der maritimen Anwendung erfordern eine gezielte Weiterentwicklung von PEM-Komponenten, insbesondere der Kernkomponente, dem Brennstoffzellenstack. Durch die Untersuchung und Entwicklung von Großstacks soll das Potenzial dieser Technologie für die Schifffahrt erschlossen und effizient genutzt werden.

zero4cruise leistet somit einen entscheidenden Beitrag zur Zukunftsfähigkeit der deutschen Schifffahrtsindustrie, indem es den Übergang zu klimaneutralen Antriebssystemen unterstützt. Das Projekt baut auf den Erfahrungen und Entwicklungen eines starken Konsortiums auf, das gemeinsam die Marktaktivierung der maritimen Brennstoffzellentechnologie vorantreibt und so die Grundlage für eine nachhaltige und umweltfreundliche Zukunft der Schifffahrt schafft.

Wir danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ) für die Förderung und Koordination dieses innovativen Projektes.