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Anwenderberichte

Führendes Schiffbau-Ingenieurbüro nutzt 3D zur Lösung großer Probleme

Führendes Schiffbau-Ingenieurbüro nutzt 3D zur Lösung großer Probleme

Führendes Schiffbau-Ingenieurbüro nutzt 3D zur Lösung großer Probleme

SCHIFFBAU/BESTANDSDOKUMENTATION Murray & Associates LLC verwendet modernste Laserscantechnologie, um Rumpfoberflächen von Bestandsschiffen zu erfassen und Oberflächenmodelle zu erstellen, die für Berechnungen, die Erzeugung von Darstellungen und die Planung von Änderungen an Schiffen genutzt werden können.
 

Hintergrund
Das in Fort Lauderdale, Florida ansässige Unternehmen Murray and Associates ist ein führendes Schiffbau-Ingenieurbüro in den USA. Mit seinen mehr als 20 Jahren Erfahrung hat es sich einen Ruf darin erworben, Lösungen für die herausforderndsten Projekte seiner Kunden zu bieten, häufig unter Verwendung innovativer 3D-Technologie.

Das Unternehmen begann 1999, 3D-Scantechnologie einzusetzen – den FARO Laser Scanner schafften sie 2014 an. Jake Rosenbaum, Director of Information Systems bei Murray & Associates, bemerkt: „Vor 2014 verwendeten wir vorrangig die digitale Punktewolke für die Erfassung von Rumpfoberflächen von Bestandsschiffen, um sie in unserer 3D-Modellierungssoftware zu nutzen. Die Daten dienten dazu, ein Oberflächenmodell zu erstellen, das für Stabilitätsberechnungen, die Erzeugung von Darstellungen und für die Planung vorgeschlagener Änderungen an Schiffen verwendet wurde.“

Jake weiter: „Seit 2014 nutzen wir den FARO Focus3D X 130 Laser Scannerzusammen mit der Software FARO SCENE, ReCap™ und PointSense. Mit diesen Tools konnten wir die strukturellen Einschränkungen an Bord von Bestandshandels- und Passagierschiffen bestimmen und somit unseren Kunden umfassende Leistungen für die Planung von Leitungen in 3D anbieten.

Im Folgenden werden zwei aktuelle Projekte von Murray & Associates dargestellt, an denen sich die Vorteile von 3D-Laserscanning darlegen lassen.

Reparatur des Scrubbers auf einem Kreuzfahrtschiff
Ein großer Anbieter von Kreuzfahrten beauftragte Murray & Associates mit der Aufrüstung des Abgasscrubbers im Abgaskamin des Schiffes. Der erste Schritt war, an bestimmten Stellen die bestehende Umgebung des Schiffes zu erfassen. So konnte Murray & Associates die Hindernisse und Einschränkungen in dem Raum bestimmen, die nötigen Anlagen platzieren und den Verlauf der neuen Leitungen in 3D festlegen. Dieses Projekt wurde von Antonij Zecevic, Schiffsarchitekt bei Murray & Associates, geleitet. Er erläutert: „Indem wir die neuen Rohre und Anlagen über die digitale Punktewolke legten, konnten Probleme schon vor der endgültigen Planung erkannt und korrigiert werden. Sobald die 3D-Leitungsplanung fertig ist, wird eine letzte Prüfung vorgenommen, bevor ein vollständiges Paket von Zeichnungen für die Rohrleitungsteile und deren Anordnung für die Monteure erzeugt wird.“ 

Eine der wesentlichen Herausforderungen bei diesem Projekt war der Versuch, die vollständige 3D-Umgebung der Technikräume des Schiffs zu erfassen, während es noch in Betrieb war. Die Bewegungen des Schiffes aufgrund des Wellengangs, Schwingungen, die von den großen Maschinen herrührten, die schnelle Strömung der Belüftungsluft und hohe Umgebungstemperaturen waren nur einige der Schwierigkeiten. Die Verbindung dieser Herausforderungen mit der Komplexität des Raums und aller darin befindlichen Objekte macht es nahezu unmöglich, diese Umgebung ohne den 3D-Laserscanner zu erfassen.

Die Rohdaten wurden zuerst in der Software FARO SCENE verarbeitet, die Konstruktion erfolgte dann in AutoCAD®, und schließlich wurde eine Recap™-Datei erzeugt. Mit PointSense wurden dann die Verbindungsstellen festgelegt. 
Zu den endgültigen Ergebnissen des Projekts gehörte unter anderem ein vollständiger Satz von Zeichnungen von Rohrleitungsteilen und deren Anordnung. Die physischen Rohrleitungsteile werden dann vorgefertigt und zum Schiff geschickt, wo sie installiert werden, während das Schiff in Betrieb ist, um jede Störung des Zeitplans zu vermeiden.  

Antonij bemerkt: „All diese Informationen ohne 3D-Scantechnologie zu dokumentieren, ist fast unmöglich. Ohne 3D-Technologie hätte der Verlauf der physischen Rohre vermutlich vor Ort festgelegt werden müssen, was zeitaufwendiger und teurer gewesen wäre. Eine genaue Materialliste wäre nicht möglich, was Materialverschnitt zur Folge hätte, und potenzielle Störungen und Probleme wären nicht vorhersehbar.“

 

Reparatur eines Containerschiffes
Ein Containerschiff war mit einem anderen großen Schiff kollidiert, wodurch eine Seite des Schiffes erheblich beschädigt wurde.
Teile der Außenhaut, des Schiffsskeletts und Ballasttanks wurden beschädigt und mussten repariert werden. Diese Reparaturen mussten unbedingt so schnell wie möglich ausgeführt werden, damit das Schiff seine geplanten Reisen fortsetzen konnte.
Da die Schiffskonstruktion symmetrisch war, konnten sowohl die beschädigte als auch die unbeschädigte Seite des Schiffes von innen und von außen gescannt werden. Diese Scans wurden dann übereinander gespiegelt, um den Umfang des Schadens zu bestimmen und die Entwicklung eines 3D-Strukturmodells aller stählernen Austauschkomponenten zu unterstützen.

Nachdem die Scans registriert und korrekt am globalen Koordinatensystem des Schiffes ausgerichtet waren, wurde eine ReCap™-Datei erstellt. Diese ReCap-Datei wurde dann in AutoCAD® importiert, und die Geometrie wurde mit PointSense in 3D als Überlagerung der digitalen Punktewolke entwickelt. Das Modell wurde dann zur 
endgültigen Prüfung mit den Referenzabmessungen verglichen, die durch herkömmliche 2D-Messungen genommen worden waren.

Jake Rosenbaum erklärt: „Mit diesem Modell wurden danach Strukturkomponenten per CNC zugeschnitten und extern zu Reparaturmodulen zusammengebaut, die dann in das Schiff eingebaut wurden. Dadurch waren die neuen Stahlabschnitte so passgenau wie ein Handschuh. Alle diese Arbeiten wurden in sehr kurzer Zeit ausgeführt, sodass das Schiff schnellstmöglich wieder in Betrieb genommen werden konnte.“

 
Künftige Verbesserungen
Murray & Associates arbeitet in einem sehr anspruchsvollen Umfeld mit einmaligen Herausforderungen, auf die FARO mit künftigen Produktupgrades eingehen wird. 
Auf die Frage, in welchen Bereichen die Technologie verbessert werden könnte, nannte Jake die Notwendigkeit besserer Algorithmen für die passmarkengestützte Registrierung, damit die Registrierung von Scans leichter und weniger zeitaufwendig würde. Er bemerkt: „Da wir viele Scans im Inneren von Schiffen (geschlossener Stahlkasten) erstellen, ist nur eine passmarkengestützte Registrierung möglich.“

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