3D-Laserscanning verkürzt Werftliegezeiten

Die innovative Vermessungsmethode ermöglicht eine exakte und effiziente Planungsgrundlage beim Einbau von Abgasbehandlungstechnik. Zudem verkürzt sie den Aufenthalt von nachzurüstenden Schiffen im Dock, wie das Hamburger Ingenieurbüro Dr. Hesse und Partner beschreibt
Der Countdown für die Betreiber von Seeschiffen läuft. Um unnötig hohe Bunkerkosten zu vermeiden, müssen sie ihre Schiffe sobald wie[ds_preview] möglich umrüsten. Hintergrund ist die sukzessive Verschärfung der Emissionsvorschriften für Schwefel- und Stickoxide. Da bereits ab dem kommenden Jahr der Schwefelgehalt in Schiffstreibstoffen in den Emission Control Areas (ECAs) nur noch 0,1% betragen darf, sind die Reeder zum Handeln gezwungen. Wollen sie ihre Schiffe zum Beispiel in der Nord- und Ostsee nicht mit wesentlich teurerem Diesel fahren lassen, bietet sich bei der bestehenden Flotte vor allem der Einbau von Abgasbehandlungstechnik an.

Das Hamburger Unternehmen Dr. Hesse und Partner Ingenieure (dhp:i) hat eine Vermessungsmethode des 3D-Laserscannings entwickelt, die eine schnelle und exakte Planung bei anstehenden Retrofit-Projekten sowie deren Kalkulation und Durchführung ermöglicht. »Die dadurch kürzeren Aufenthalte in der Werft führen zu einer beträchtlichen Kosteneinsparung«, betont der Geschäftsführer des Ingenieurbüros, Christian Hesse. Das Interesse von Reedern, Werften und Zulieferern sei insofern groß. »Schon heute gehört die weltweite Vermessung von Schiffen und Fähren zu unserem Kerngeschäft«, erklärt Hesse, der vor seiner Unternehmensgründung dem 3D-Laserscanning schon auf wissenschaftlicher Seite wichtige Impulse gegeben hat.

Um die in wenigen Monaten gültigen strengeren Grenzwerte einhalten zu können, kommt entweder der Einbau von selektiver katalytischer Reduktionstechnologie (SCR) oder von Scrubbern in Betracht. Beides erfordert jedoch entsprechenden Platz, der fast immer sehr begrenzt ist. Denn die Filtermodule sind oft mehrere Meter groß und für jeden Motor muss ein eigener SCR eingebaut werden. Nicht selten gilt es, sechs oder acht Filter auf engem Raum im Abgasstrang zu integrieren. Hinzu kommt, dass bei einem schon länger laufenden Schiff in der Regel keine aktuellen Pläne mehr vorliegen. Denn durch zahlreiche Veränderungen und die Installation weiterer Technik im Laufe der Jahre zeigen die ursprünglichen Konstruk­tionspläne nicht mehr den heutigen Stand.

Es gilt also, den Ist-Zustand der Maschinenräume und Abgasstränge aktuell zu erfassen, will man den für die Nachrüstung erforderlichen Raum möglichst exakt bestimmen. Nur so ist eine kostengünstige Planung und Durchführung der Retrofit-Arbeiten möglich. »Dabei ist das 3D-Laserscanning aktuell die Methode der Wahl«, bestätigt Professor Uwe Freiherr von Lukas, Standort- und Abteilungsleiter Mari­time Graphics beim Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Rostock. »Der Laserscanner spielt insbesondere dann seine Stärken aus, wenn es um die Vermessung einer komplexen Umgebung mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit geht.«

Laserscanner erfasst 1 Mio.Messpunkte pro Sekunde

Ein solcher Scanner erfasst über einen rotierenden Laser mehr als 1 Mio. Messpunkte in der Sekunde. Dies ermöglicht es dhp:i, den Maschinenraum und die Abgasstränge eines Schiffes in nur wenigen Stunden komplett zu erfassen. »Eine konventionelle analoge Vermessung würde nur einen Bruchteil von Punkten zweidimensional erfassen und wäre insofern viel zu ungenau«, ergänzt Markus Ehm, bei dhp:i verantwortlich für den Bereich Laserscanning. »Zudem würden wir dafür nicht nur Stunden, sondern eher Tage benötigen.«

Die im Gegensatz dazu extrem schnelle dreidimensionale Vermessung erfasst eine Oberfläche weitestgehend automatisch und rasterförmig. Der Abstand der Messpunkte beträgt je nach Bedarf nur wenige Millimeter, sodass auch kleinste Details, wie beispielsweise dünne Rohrleitungen, festgehalten werden. Ergebnis des Laserscannings sind die Punktwolken, die pro Standpunkt in der Regel rund 50 Mio. Einzelpunkte umfassen. Damit ist diese Vermessungsmethode exakt wie keine andere. Zudem kann sie auch bei völliger Dunkelheit ohne Qualitätseinbuße erfolgen, da der Scanner mit dem Laser seine eigene Beleuchtungsquelle bereits mitbringt. Gerade bei sehr komplexen Umgebungen ist dies sehr hilfreich und vereinfacht die Messung.

Komplette Vermessung innerhalb weniger Stunden

Zudem beschleunigt das Verfahren die Erfassung von großen Objekten und Oberflächen erheblich. Fast immer kann dhp:i daher den kompletten Maschinenraum und die durchschnittlich 4–7m breiten und etwa 35m hohen Abgasstränge eines Schiffes innerhalb weniger Stunden während dessen Liegezeiten vermessen. Ausfallzeiten werden so vermieden, was ein weiterer großer Vorteil für die Reeder ist. Da Laserscanner nicht größer als herkömmliche Messinstrumente sind, ist der Transport in Fahrzeugen oder Flugzeugen leicht möglich. Ein weltweiter Einsatz ist für die Hamburger Vermessungsspezialisten somit meist in kürzester Zeit zu gewährleisten.

Für ihre maritimen Kunden, darunter zum Beispiel MAN Diesel & Turbo, hat dhp:i für eine größtmögliche Effizienz und Zeitersparnis einen eigenen Workflow entwickelt. Dieser beginnt mit einer exakten Vorplanung, bei der das Unternehmen den Erfassungsbereich bestimmt, die geforderten Endergebnisse definiert und die Zeit sowie den Ort der Messung anhand der Schiffsrouten festlegt. Bei der Vermessung selbst legt dhp:i ein Koordinatensystem fest, führt das Laserscanning sowie unabhängige Kontrollmessungen durch und sichert davor und danach die Daten. Bei der anschließenden Auswertung gilt es, die Laserdaten in ein 3D-Modell umzuwandeln, das ein digitales Abbild im CAD ermöglicht. Auch eine Überführung in eine fotorealistische Darstellungsform ist problemlos. Mit nur einem Aufenthalt an Bord liegt somit eine vollständige Erfassung der relevanten Bereiche vor. Auch im Nachhinein können Motorentechniker und Werften jederzeit gewünschte Maße aus dem 3D-Modell ableiten. Früher wäre dafür eine weitere Messung auf dem Schiff erforderlich gewesen.

3D-Daten für optimales Szenario und Kosteneinsparungen

Die im Rahmen eines Nachrüstungsprojektes geplanten Umbaumaßnahmen und der Einbau von Filtern und Scrubbern können auf dieser Datenbasis deutlich früher und präziser erfolgen und bieten so einen erheblichen Effizienz- und Sicherheitsgewinn. Zudem eröffnen die 3D-Daten die Chance, verschiedene Varianten durchzuspielen und das optimale Szenario zu bestimmen. Dies alles geschieht vor Beginn des Werftaufenthaltes, was zu einer signifikanten Verringerung der Ausfallzeiten und Kosten führt. Hinzu kommt, dass bei den Umbauarbeiten bereits alle erforderlichen Teile gefertigt vorliegen. Selbst wenn das Laserscanning zu einem kürzeren Dockaufenthalt von nur einem Tag oder einigen Stunden führt, ist damit eine erhebliche Kosteneinsparung verbunden, die zu einer schnellen Amortisation der Vermessungskosten führt.

»Mit Sicherheit können wir sagen, dass es praktisch keine Alternative zum 3D-Laserscanning gibt, wenn es um eine detaillierte Vermessung von komplexen Strukturen geht, wie sie in Schiffen gegeben sind«, fasst Hesse zusammen. Allein so sei eine Planung möglich, die nicht nur hundertprozentig genau, sondern zugleich auch schnell und kostengünstig ist. Für Reeder, Werften und Zulieferer sei das ein enormer Gewinn.

Auch für das Fraunhofer IGD gewinnt die 3D-Erfassung an Bedeutung. »Das betrifft im Grunde alle Bereiche des Schiffbaus, aber ein wesentlicher Anstoß, sich gemeinsam mit Firmen aus der Branche mit diesem Thema zu beschäftigen, sind die nun erforderlichen Retrofit-Maßnahmen, um den Schwefelausstoß zu begrenzen«, unterstreicht Professor Freiherr von Lukas. »Das nächste große Thema wird in diesem Zusammenhang das Abkommen zum Ballastwasser sein, das entsprechende Auswirkungen auf die Reeder hat.« Als Teilnehmer an dem vom Fraunhofer IGD geleiteten Netzwerk »3D maritim« will das Hamburger Ingenieurbüro aufgrund seiner Kompetenz auf dem Gebiet des 3D-Laserscannings und der Spezialisierung auf den Schiffbau auch bei diesem Thema eine wichtige Rolle spielen.

Kontakt:

Dr. Hesse und Partner Ingenieure

Veritaskai 6

21079 Hamburg

Tel.: +49 (0)40/52 29 91 90-0

info@dhpi.com