Auf See können die Kosten für die Beschaffung von Ersatzteilen oder -komponenten schnell enorme Ausmaße annehmen. Könnte die Lieferkette für Ersatzteile für die Schifffahrtsindustrie durch 3D-Druck optimiert werden? Jarek Klimczak, Marine Risk Engineer, Asia Pacific, 九色视频Risk Consulting, erläutert seine Einschätzung der Entwicklung.
Während die Geschichte der Seefahrt voll von berühmten (und berüchtigten) Schiffen ist, scheint bezogen auf das Thema der Selbstversorgung besonders die „Fram“ wichtig zu sein. Dieser Dreimastschoner wurde in Norwegen gebaut und zwischen 1893 und 1912 für ausgedehnte Expeditionen in der Arktis und Antarktis eingesetzt. Zu den Erfolgen der Fram (auf Norwegisch "vorwärts") gehört, dass sie weiter nach Norden (85°57'N) und Süden (78°41'S) segelte als jedes andere Holzschiff.
Für das Überleben an Bord benötigte man neben großen Beständen an Vorräten alle Werkzeuge, Materialien und Fähigkeiten, die für die Herstellung und Reparatur wichtiger Gegenstände erforderlich sind. Besucher des Fram-Museums in Oslo, in dem sie mittlerweile ausgestellt ist, können die an Bord befindliche Tischlerei, Maschinen- und Textilwerkstatt besichtigen und aus erster Hand erfahren, wie das Schiff während seiner langen Expeditionen in den unwirtlichsten Teilen der Welt autark bleiben konnte.
Verzögerungen sind teuer
Die Fram wurde speziell für Polarexpeditionen gebaut und unterscheidet sich natürlich deutlich von den Schiffen, die heutzutage die Ozeane befahren. Zunächst sind die heutigen Containerschiffe, Massengutfrachter, Tanker, RoRo-Schiffen und dergleichen weitaus größer und komplexer gebaut. Die von A.P. Møller - Mærsk A/S betriebenen Containerschiffe der Triple-E-Klasse sind beispielsweise fast 400 m lang und 60 m breit. Diese Schiffe können 18-20.000 Standard-Container transportieren und werden von zwei Zweitakt-Dieselmotoren mit einer Leistung von fast 30 Megawatt angetrieben. Neben den Systemen und der Infrastruktur, die für die Unterbringung der Besatzung erforderlich sind, setzen diese Schiffe auch auf ausgefeilte Navigations- und Antriebssysteme, die es ihnen ermöglichen, streng geregelte Zeitpläne mit genauen Abfahrts- und Ankunftsdaten und -zeiten einzuhalten.
Trotz ihrer modernen Konstruktion und fortschrittlichen Technologie kann während des „rund-um-die-Uhr“ Betriebs in Meeresumgebungen, die nicht immer harmlos sind, manchmal etwas schief gehen. Unfälle passieren, Systeme fallen aus, Teile brechen. In diesem Fall ist Ersatz möglicherweise nicht an Bord verfügbar. Die meisten Schiffe sind heute nicht mehr so autark wie die Fram. Befindet sich ein Schiff in der Nähe eines der großen Häfen in Asien, den USA oder Europa, in denen sich Zulieferer und OEMs zusammenschließen, können seine Probleme normalerweise relativ schnell gelöst werden. Wenn es sich jedoch beispielsweise vor der Küste Afrikas oder Polynesiens befindet, könnten seine nächsten Ressourcen mehr als zehntausend Kilometer entfernt sein.
Zusätzlich zu den unmittelbaren Herausforderungen, die benötigten Komponenten an den Ort zu liefern, an dem sich die Schiffe gerade befinden, können auch Verzögerungen bei der Herstellung und Zollkontrollen die Wartezeiten verlängern. Alle diese Verzögerungen verursachen Kosten: Für Schiffseigner, die zur Beschleunigung des Prozesses Prämienzahlungen leisten, für Ladungseigner in Form von Strafen für versäumte Fristen und für Versicherer, die für gedeckte Schäden haften.
Nachholbedarf gegenüber anderen Branchen
Könnten diese Verzögerungen durch die allgemein als 3D-Druck bekannte additive Fertigung (engl. „Additive Manufacturing“, AM) verringert oder gar beseitigt werden?
Die AM-Technologie hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt, und die Anwendungen, die 3D-Daten in physische Objekte umwandeln, werden immer vielseitiger und effizienter. Einige der Dinge, die jetzt mit 3D-Druckern konstruiert werden, umfassen Häuser, Brücken, Möbel und ein umfangreiches Sortiment an Ersatzteilen und Komponenten, die zuvor in Sandformen gegossen und dann bearbeitet wurden.
Für die Verbesserung der Selbstversorgung auf Schiffen ist der Ansatz einfach: Wenn etwas kaputt geht, kann die Besatzung mittels eines an Bord befindlichen 3D-Druckers einen Ersatz dafür selbst herstellen. Ich gehe davon aus, dass die erfahrenen Tischler, Segelmacher und Maschinisten, die Teil der Fram-Crew waren, das gutheißen würden. Die Vorteile dieses Ansatzes liegen ebenfalls auf der Hand. Er würde den Bedarf an umfangreichen Lagerbeständen der verschiedenen Ersatzteile reduzieren und die Wahrscheinlichkeit kostspieliger Verzögerungen begrenzen. Hierbei gilt es zu bedenken, dass der vorrangige Einsatz von 3D-Druckern in anderen Branchen – Luft- und Raumfahrt und medizinische Geräte sind Pioniere – bereits Beweise für die Vorteile der Ausrichtung der Ersatzteilversorgungskette rund um den 3D-Druck liefert.
Laut einer Studie, die von einem Konsortium von Organisationen in Auftrag gegeben wurde, darunter die See- und Hafenbehörde von Singapur (MPA), „ist die derzeitige Einführung von AM für Schiffsteile nahezu nicht vorhanden, obwohl Konsens darüber besteht, dass diese Technologie potenzielle Anwendungen für Ersatzteile, Reparaturen und sogar Neubauten haben könnte“. Der nennt einen Mangel an Bewusstsein, Vertrauen und „allgemein akzeptierten Qualifizierungs- und Zertifizierungsansätzen“ als Hauptgründe dafür, dass AM in der maritimen Industrie noch nicht weit verbreitet ist.
Durchaus machbar, aber mit Vorbehalten
Die ersten beiden Herausforderungen sind überwindbar, und die Branche beginnt, ein größeres Bewusstsein und Vertrauen in die Beschaffung von Ersatzteilen über AM zu entwickeln. So hat das Rotterdam Additive Manufacturing Laboratory 2017 erfolgreich den weltweit ersten zugelassenen Schiffspropeller gedruckt. Dies erregte in der Branche große Aufmerksamkeit und trug dazu bei, dass weitere Anstrengungen für ein verbessertes Verständnis dafür unternommen werden, wo und wie der Einsatz von AM die größten Vorteile mit sich bringt.
Die von der MPA (siehe oben) geförderte Forschung umfasste eine Machbarkeitsstudie über den Einsatz des 3D-Drucks zur Herstellung von Ersatz für jedes der hundert gängigsten Schiffsteile, die von Schiffsausrüstern / Teilelieferanten in Singapur geliefert werden. Basierend auf einer Reihe objektiver und qualitativer Kriterien kamen die Forscher zu dem Schluss, dass 72 dieser Elemente „für den 3D-Druck in hohem Maße geeignet“ sind.
Allerdings werden 39 dieser Komponenten an Orten eingesetzt, die für die Schiffssicherheit von entscheidender Bedeutung sind, und erfordern daher eine „Klassenzulassung“. Wie sich im Rahmen der Untersuchungen zeigte, gibt es keine spezifischen AM-Standards für die Schifffahrtsindustrie, doch lässt sich auch eine Entwicklung verzeichnen. Ein führendes Unternehmen mit Sitz in Singapur erhielt kürzlich eine Bestätigung der global tätigen Klassifikationsgesellschaft DNV GL für seine 3D-Druckverfahren, die auf die Schifffahrts- und Offshore-Energiebranche zugeschnitten sind.
Vorsichtig optimistisch
Also, wie geht es nun weiter? Die bisherigen Erkenntnisse zeigen, dass der 3D-Druck dazu beitragen kann, die Komplexität der Ersatzteilversorgungsketten zu verringern, indem die Fertigung näher an den Endverbraucher rückt.
Diese Vorteile müssen jedoch wie immer gegen die Kosten abgewogen werden. Die anfänglichen Investitionen in AM-Maschinen und -Anlagen sind nicht zu unterschätzen. Darüber hinaus verfügen derzeit nur wenige Menschen über eine professionelle Ausbildung für diese Fertigungsprozesse. Zwar sinken die Kosten für den 3D-Druck und viele Universitäten nehmen die erforderlichen Schulungen in ihr Programm auf, doch sagen die meisten Marktbeobachter voraus, dass es noch einige Zeit dauern wird, bis 3D-Drucker an Bord von Schiffen üblich werden. Ein der Fram ähnliches Maß an Selbstversorgung bleibt somit vorerst eine ambitionierte Vorstellung.
In der Zwischenzeit setzt sich der Gedanke dezentraler Reparatur- / Versorgungszentren rund um AM herum durch. Das ist die Vision hier in Singapur, wo die Maritime and Port Authority of Singapore (MPA), die Singapore Shipping Association und der National Additive Manufacturing Innovation Cluster ein "gemeinsames Industrieprogramm" gestartet haben, um Schifffahrtsunternehmen durch lokale 3D-Druckvorgänge besser zu unterstützen. In anderen Teilen der Welt sind ähnliche Initiativen entweder bereits im Gange oder in der Planungsphase.
Wir von 九色视频beobachten diese Entwicklungen mit vorsichtigem Optimismus. Wir begrüßen die Bemühungen, neue und innovative Technologien einzusetzen, um die Sicherheit und Leistung zu verbessern und Kosten zu senken. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ist der 3D-Druck auch umweltfreundlicher, da seine Produktionsprozesse viel weniger Rohmaterial erfordern und sich für die kostengünstige Herstellung kundenspezifischer Produkte eignen. Unsere Bedenken hinsichtlich des 3D-Drucks beziehen sich auf mögliche Sicherheits- und Haftungsprobleme, da keine klaren, spezifischen Standards und Verfahren für die Zertifizierung von Teilen vorliegen, die für die Sicherheit von Schiffen und Besatzungen von entscheidender Bedeutung sind. Wir sind jedoch zuversichtlich, dass diese Hindernisse überwunden werden und die Schifffahrtsbranche bald den 3D-Druck für eine Vielzahl von Teilen und Komponenten einführen wird.
