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H2020

ProZero — Ergebnis in Kürze

Project ID: 651682
Land: Dänemark
Bereich: Industrielle Technologien, Verkehr und Mobilität

Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe im Bootsbau

Leichtgewichtige und pfeilschnelle Arbeitsboote aus Kohlenstofffaserverbundbauteilen machen sich einen Namen im Schiffbaumarkt, der üblicherweise Aluminium und Stahl vorbehalten ist.
Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe im Bootsbau
Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe werden nicht mehr ausschließlich für kostspielige hochwertige Anwendungen genutzt, sondern stoßen auch in neue Märkte vor. Diese Werkstoffe ersetzen zunehmend Metalle in Anwendungen, bei denen auf ein nachhaltiges Design und geringes Gewicht Wert gelegt wird, hauptsächlich um den Brennstoffverbrauch zu senken.

Im Rahmen des Projektes ProZero ließen sich Designer und Ingenieure von den spektakulären Eigenschaften dieser Werkstoffe inspirieren und sie machten sich daran, Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe in Schiffsanwendungen bestmöglich auszunutzen. Der Projektpartner Tuco Yacht Værft ApS führte eine Baureihe schneller, strapazierfähiger, energieeffizienter und wartungsarmer Arbeitsboote zur professionellen Nutzung ein.

Herausforderungen bei der Marktdurchdringung

Kohlenstofffasern werden schon lange als Werkstoff der Zukunft gehandelt. Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sind zehn Mal belastbarer und mindestens fünf Mal leichter als Stahl. Es ist allerdings wesentlich kostspieliger, Gebilde aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen zu fertigen. Die hohen Werkzeugkosten sind diesbezüglich eine wesentliche Ursache.

„Der Markt für Arbeitsboote ist sehr stark diversifiziert und im Allgemeinen kostenorientiert. Der Großteil der Anwendungen erfordert Präzisionsformwerkzeuge, die die endgültige Gestalt jedes einzelnen Verbundteils definieren“, so Morten Anderson. Weiterhin erklärt er: „Hohe Anlagekosten können entweder durch standardisierte Massenproduktion oder durch hohe Gewinnspannen bei Bestellungen in geringer Menge oder von Einzelprodukten wettgemacht werden.“ Die Durchdringung eines breiten und stark diversifizierten Marktes mit Produkten aus einem kostspieligen Werkstoff war daher eine erhebliche Herausforderung für ProZero.

Kostensenkung bei der Produktion von Kohlenstofffasern

Die Ingenieure von ProZero haben erfolgreich eine Plattform für modulares Design entwickelt, die eine reibungslose Anpassung an die jeweiligen Kundenbedürfnisse ermöglicht. „Die Entwicklung eines modularen Produktionsprozesses ermöglicht der Kundschaft beeindruckenden Freiraum bezüglich maßgeschneiderter Lösungen. Unser Ziel ist es, mithilfe des optimalen Grades an Modularität auf so viele einzigartige Anforderungen der Kundschaft wie nur möglich eingehen zu können, und das mit einem Minimum an austauschbaren Design- und Produktionselementen“, so Andersen.

Die Baureihe von ProZero kann daher zu äußerst konkurrenzfähigen Preisen und unter Rücksichtnahme auf kundenspezifische Anforderungen angeboten werden, trotz der hohen Kosten der Kohlenstofffaserwerkstoffe und der Herstellung von Verbundteilen. Aus dem Projekt gingen mehr als 160 ProZero-Bootsentwürfe hervor, die alle mit dem gleichen grundlegenden Handwerkszeug gefertigt werden können.

Eine Vielzahl von Vorteilen

Die Konzeption einer wettbewerbsfähigen Produktionsplattform war nur der erste Schritt auf dem Weg, das volle Potenzial von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen für die Schiffbauindustrie auszuschöpfen. Das beeindruckende Verhältnis von Belastbarkeit zu Gewicht der Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe ermöglicht den Entwurf äußerst leichter und dennoch stabiler Produkte im Vergleich zu schwereren Konstruktionen aus Metall. „Bei Schiffsanwendungen ist eine leichte Konstruktion für die Senkung der Betriebskosten von erheblicher Bedeutung, da ein geringeres Gewicht eine höhere Leistung bei wesentlich geringerer Motorleistung ermöglicht. Ein geringes Gewicht führt daher unmittelbar zu einem geringen Brennstoffverbrauch und weniger schädlichen Emissionen“, so Andersen.

Dank der Pionierarbeit der Designer und Ingenieure konnte ProZeros Baureihe von Schnellbooten für die professionelle Nutzung Gewicht- und Brennstoffeinsparungen von über 30 % beziehungsweise 45 % im Vergleich zu ähnlichen Booten aus Aluminium erzielen. „Aufgrund ihres geringen Gewichts und optimierten Leistungsprofils erreichen die Wasserfahrzeuge sowohl höhere Geschwindigkeiten als auch eine größere Betriebsreichweite“, fügt Andersen hinzu. Darüber hinaus ist wegen der beeindruckenden Korrosionsbeständigkeit von Kohlenstofffasern wesentlich weniger Wartung notwendig, was wiederum allgemein geringere Instandhaltungskosten zur Folge hat.

ProZeros modulares Design macht es möglich, der Kundschaft maßgeschneiderte Produkte mit im Vergleich zum Marktdurchschnitt verhältnismäßig kurzen Lieferzeiten bereitzustellen. Diese neuen individuell angefertigten Arbeitsboote aus Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen sind potenziell bahnbrechende Produkte, die bei der Sicherheit keine Kompromisse eingehen und zu äußerst konkurrenzfähigen Preisen verfügbar sind.

Schlüsselwörter

ProZero, Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe, Arbeitsboote, Brennstoffverbrauch, Leichtbau, modulares Design
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