ULIVES

Projektpartner:

SMK Ingenieure & Co.KG

Lätzsch Kunststofftechnik GmbH

Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Laufzeit:

01.04.2009 - 30.06.2012

ULIVES - Ultralight Materials for ice breaking cargo vessels

Im Gesamtprojekt wurden werkstoffseitige, konstruktive und fügetechnische Grundlagen für die Entwicklung leichter flachgehender eisgängiger Binnenschiffe durch Einsatz innovativer Sandwichverbundwerkstoffe (SAS, AFS, GFK) entwickelt.

Im Rahmen des Teilvorhabens wurden durch SMK die Aufgabenbereiche zur konstruktiven Gestaltung und Fügetechnik der neuartigen Leichtbauelemente enwickelt.

Durch den Einsatz innovativer Sandwichelemente und der dafür entwickelten Konstruktionsweise konnte der Umfang versteifender Kombonenten (Stringer) signifikant verbessert und damit eine Gewichtseinsparung von ca. 25% gegenüber einer konventionellen Konstruktion erreicht werden. Zusätzlich wurde damit eine erhebliche Verbesserung des Verhältnisses von Last zu Eigengewicht erreicht. DIe eingesetzten Al-Schaum-Sandwich-Verbunde bewirken außerdem neben der Reduzierung des Eigengewichtes eine verbesserte Schwingungsdämpfung sowie eine Fügetechnologie mit signifikant reduziertem Fertigungsaufwand.

Entwickelte Schiffskonstruktion unter Verwendung von SAS

Gewichtseinsparung durch Materialsubstitution

Variante	Masse absolut [kg]	Masse relativ [%]
Original	15.531	100
Schottwände Einsatz von Stahl-Aluminiumschaum-Sandwiches -> Längsschotte (2/30/2) -> Querschotte (1,5/30/1,5)	12.357	79,6
Bordwände Einsatz von Aluminium-Aluminiumschaum-Sandwiches (1,5/17/1,5) Entfernung von 8 der 10 Stringer	12.214	78,6
Frachtboden Einsatz von Stahl-Aluminiumschaum Sandwiches (4/29/2) Entfernung aller Stringer	11.531	74,2

Es erfolgten experimentelle Untersuchungen zum Nachweis der Fügbarkeit großflächiger Werkstoffverbunde für die Verbindung der Sandwichverbunde (SAS, AFS) untereinander sowie mit konventionellen Schiffskomponenten (z.B. Stahl-und Aluminium-Blech).

Zum Nachweis der Realisierbarkeit der entwickelten Leichtbaukonzepte (Konstruktion, Fügetechnologie, Leichtbauwerkstoff) wurde ein Demonstrator gebaut. Dafür wurde ein Schiffsegment bestehend aus Schiffsrumpf mit integrierten Längs- und Querschotte sowie für den Frachtboden kommen Stahl-Aluminiumschaum-Sandwiches zum Einsatz. Für die Versteifungen (Seitenwände) werden ebenfalls Stahl-Aluminiumschaum Sandwiches aber auch Aluminium-Aluminiumschaum-Sandwiches verwendet. Für den Dach-/ Lukenbereich kommen Polyurethan-Sandwiches mit einem Unterbau aus Aluminiumschaum-Profilen zum Einsatz. Der Demonstrator wurde im Maßstab 1:3 aufgebaut. Die Gesamtabmessungen betragen ca. 2.400mm x 1.600mm x 3.500mm.

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