Allgemein

FDM 3D-Druckverfahren in der Feinmechanik-Werkstatt der BAW-DH angekommen

Nico Korbel
18. September 2017
Ein Kommentar

„Warum nutzen wir das denn nicht?“ Dieser Satz war der Grund warum jetzt in der Feinmechanik-Werkstatt der Dienststelle Hamburg ein 3D-Drucker steht.

Eines Tages stand ein Kollege bei mir in der Werkstatt und zeigte mir stolz ein kleines Kunststoffbauteil. Wie sich herausstellte, handelte es sich um ein kleines Blinkergehäuse für das heimische Moped. Hergestellt mit einem selbst zusammengebauten 3D-Drucker für den privaten Einsatz. Eine Idee war geboren.

Schnell war klar, dass ein 3D-Drucker eine sinnvolle Erweiterung zum konventionellen Maschinenpark der Feinmechanik-Werkstatt sein kann. Am Anfang war die Vorstellung, dass wir direkt größere dreidimensionale Teile für unsere Modellschiffe würden drucken können. Nach intensiver Recherche der am Markt verfügbaren Techniken und den entsprechenden Druckern relativierte sich jedoch diese Vorstellung. Derartige Geräte sind derzeit noch viel zu teuer, um in der Feinmechanik-Werkstatt Prototypen oder kleinere Serien von Bauteilen zu produzieren.

Zur Auswahl standen das FDM-Fused Deposition Modeling Verfahren.  Der 3D-Drucker „druckt“ dabei ein verflüssigten Thermoplast durch eine sehr feine Düse auf einen Drucktisch, ähnlich einem herkömmlichen Drucker. Der Unterschied besteht darin, dass nicht nur in der X-Y Ebene (Länge–Breite) gedruckt wird, sondern auch schichtweise in die Höhe (Z). Bei der SLA-Stereolithografie wird das dreidimensionale Objekt durch Aushärtung einer UV-empfindlichen Flüssigkeit (Resin) mit Hilfe eines DLP-Beamers, ebenfalls Schicht für Schicht, erzeugt. Dagegen wird beim SLS-Selektives Lasersintern das Ausgangsmaterial in Pulverform Schicht für Schicht auf eine Bauplattform aufgetragen und mit Hilfe eines starken Lasers beschossen und an den Stellen verschmolzen, an denen das 3D-Objekt entstehen soll. Das SLS-Verfahren ist ein noch sehr teures und auch hinsichtlich der Handhabung und Gefährdung durch die Lasertechnologie aufwendiges Verfahren. Es gibt jedoch im SLS-Verfahren Geräte die es auch ermöglichen Bauteile aus Metall zu sintern.

Für unsere Anwendungszwecke und im Hinblick auf die Kosten entschieden wir uns für einen FDM-Drucker. Seitdem steht das Gerät nicht mehr still.

Gerätehalterung für ein Strömungsmessgerät

Der in der Dienststelle Hamburg stehende 3D-Drucker bietet einen maximalen Druckbereich von X350 mm * Y210 mm * Z200 mm. Durch einen zweiten Extruder (Druckkopf) besteht die Möglichkeit auch zweifarbige Bauteile zu verwirklichen. Grundsätzlich wird ein 3D-Modell des zu bauenden Objekts benötigt. Dies kann in der Feinmechanik Werkstatt direkt nach Vorgabe von Ideen oder Zeichnungen mit Hilfe eines Konstruktionsprogramms erstellt werden.

3D Modell in der Slice Software

Schiffsschraube in der Konstruktionssoftware

Hat man das Objekt als 3D-Datei vorliegen, muss mit Hilfe eines weiteren Programms, dem „Slicer“, der sogenannte G-Code generiert werden. Der Slicer erstellt ein Programm in dem der Weg beschrieben wird, den der Extruder (Druckkopf) abfahren muss, um das gewünschte Objekt Schicht für Schicht „aufzubauen“.  Die Druckzeiten variieren sehr nach Form und Größe eines Objektes. Druckzeiten von über 8 Stunden sind für Bauteile von ca. Länge 100mm *  Breite 100mm * Höhe 100mm normal.

Probenhalter für Glaskolben

Gerätehalterung mit Gewindeeinsätzen

Anwendung hat der 3D-Drucker schon reichlich gefunden. Es wurden unter anderen neue Glaskolbenhalter für das geotechnische Labor der BAW-DH, ein Belüftungssystem, sowie verschiedenste Halterungen, Gehäuse und andere Prototypen gedruckt.

3D Objekt während des Drucks

Eingebautes Belüftungsrohr

Der 3D-Druck hat Einzug in die BAW erhalten. Er kann die mechanische Arbeit im Bereich drehen und fräsen von Kunststoffen nicht ersetzen. Der Druck bietet aber im Bereich des Prototypings ,beim Einzelteilbau oder bei Kleinserien die Möglichkeit einer neuen Denkweise bezüglich Fertigung, Bauteilform und technischer Machbarkeit in unserer Feinmechanik-Werkstatt.

Bei Fragen, Ideen und Wünschen können sich Kollegen gerne an mich wenden.

Verfasst von Nico Korbel

Als Mitarbeiter im Technischen-Betriebsdienst der BAW - Dienststelle Hamburg arbeite ich als Feinmechaniker in der Versuchswerkstatt. Meine Hauptaufgabe ist die technische Unterstützung der Referate und die Fertigung von Sonderbauteilen für die Versuchsaufbauten und technischen Anlagen.

Ein Referenzschiff für den Binnenverkehrswasserbau

Philipp Mucha
2. August 2017
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Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) hat in Zusammenarbeit mit der Universität Duisburg-Essen Daten zu einem Referenzschiff für den Binnenverkehrswasserbau veröffentlicht.

Linienriss des Referenzschiffs auf Basis des Entwurfs des Entwicklungszentrums für Schiffstechnik und Transportsysteme (DST)

Ziel des Entwurfs eines Referenzschiffs ist einerseits die experimentelle Untersuchung schiffspezifischer hydrodynamischer Eigenschaften und andererseits die Bereitstellung der Geometrie und Modellversuchsergebnisse für die Validierung von Simulationen. Hierzu zählen neben der Schiffsführungssimulation auch Strömungssimulationen auf Basis der numerischen Lösung der Navier-Stokes Gleichungen, allgemein unter dem Begriff Computational Fluid Dynamics (CFD) zusammengefasst.

CFD-Simulation des Referenzschiffs in Driftfahrt

Die notwendigen Informationen, die in einem Datensatz zur Verfügung gestellt werden, umfassen den Schiffswiderstand und das Propulsions- und Manövrierverhalten für verschiedene Wassertiefen. In der Seeschifffahrt existieren solche Referenzschiffe bereits für gängige Handels- und Militärschiffe (z.B. Containerschiffe, Tanker, Fregatten) und werden in Wissenschaft und Industrie intensiv für Forschung- und Entwicklung in Bezug auf numerische Methoden genutzt. Das nun vorgestellte Referenzschiff ist das erste seiner Art, das auf die Binnenschifffahrt zielt.

 

Bau des Holzmodells im Maßstab 1:16 bei der Schiffbauversuchsanstalt Potsdam (SVA)

In der Abteilung Wasserbau wird in der BAW seit 2009 ein Schiffsführungssimulator betrieben. Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts wird der Simulator für Befahrbarkeitsanalysen im binnenverkehrswasserbaulichen Kontext modifiziert. Ein wichtiger Bestandteil dieser Bemühungen ist die mathematische Modellierung hydrodynamischer Kräfte, die beim Manövrieren in beschränkten Fließgewässern auf Schiffe wirken. Die durch Modellversuche und Simulationen mit dem Referenzschiff erhobenen Daten tragen zu einer wichtigen Erweiterung der bereits vorhandenen Maßnahmen zur Validierung der verwendeten Modelle bei.

Modellversuche bei Maritime Research Institute Netherlands (MARIN) und der Hamburgischen Schiffbauversuchsanstalt (HSVA)

Dem Kernziel der Veröffentlichung von Referenzschiffen folgend betreut die BAW die Anfrage und Verwendung der Daten für wissenschaftliche Zwecke:

http://wiki.baw.de/en/index.php/Inland_Waterway_Ship_Test_Case

 

Verfasst von Philipp Mucha

Ich betreue als wissenschaftlicher Mitarbeiter (Post-Doc) am Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) an der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der BAW Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Bezug auf Schiffshydrodynamik in beschränkten Gewässern und Schiffsführungssimulationen.

BAW-Baugrundkolloquium im Rahmen der Bohrtechniktage 2017 in Bad Zwischenahn

Gerd Siebenborn
22. Mai 2017
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26. bis 28. April 2017 im Bau-ABC Rostrup in Bad Zwischenahn

Zum BAW-Baugrundkolloquium, zusammen veranstaltet mit den Bohrtechniktagen, sind viele Tagungsteilnehmer, Besucher und über einhundert Fachausteller nach Bad Zwischenahn in das Bau-ABC Rostrup gereist, dem bundesweiten KompetenzCentrum der deutschen Bauwirtschaft für Brunnenbau, Spezialtiefbau, Bohrtechnik, Horizontal-Spülbohrtechnik und Geotechnik.

Die erfolgreiche Kooperation mit dem Bildungs- und Tagungszentrum Bau-ABC Rostrup fand somit erneut eine Fortsetzung. Interessante Vorträge zu den Themen „Bohrungen und Baugrund, Herausforderungen bei der Ausführung in der horizontalen und vertikalen Bohrtechnik “ sowie die direkte Verbindung zwischen Theorie, Vortrag und dazugehöriger praktischer Vorführung im Austausch mit allen Beteiligten waren das Ziel der Veranstaltung.

Dieses Konzept sorgte für eine sehr gute Stimmung bei den mehr als 750 Teilnehmern und 850 Tagesgästen. Die Veranstaltung diente als Plattform zur Schaffung eines Techniküberblicks mit umfangreichen Möglichkeiten des fachlichen Erfahrungsaustausches zwischen Planern, Behörden, Herstellern und Ausführenden. Fachvorträge aus der BAW sowie von externen Sachverständigen zu Baugrunderkundung und –beschreibung, Bauverfahren sowie Planung und Vergabe von geotechnischen Arbeiten wurden ergänzt durch Vorführungen aus dem geotechnischen Labor einschließlich der Interpretation von Boden- und Felsproben durch entsprechende Fachleute.

Die Veranstaltung war professionell geplant, inspirierend, informativ, unterhaltsam, hochkarätig und richtungsweisend. Es ist der Veranstaltung gelungen, von der handwerklichen Kompetenz bis hin zu hochkarätigen akademischen Vertretern, alle in einem Fachforum zu versammeln. Sie wurde ihrem Anspruch als Wissensdrehscheibe gerecht.

Das nächste Baugrundkolloquium findet gemeinsam mit den Bohrtechniktagen im Mai 2020 statt.

Tagungsband, Vorträge und Fotos finden Sie unter www.bohrtechniktage.de/programm zum Download. Wer nicht dabei war, erhält mit diesem Imagefilm einen Eindruck über die Veranstaltung.

 

Keyfacts:

  • 750 Tagungs-Teilnehmer (45% Zuwachs zu 2014)
  • 850 Tagesgäste
  • Fachausstellung mit 3.000 m² Ausstellungshalle, 1.500 m² Freifläche und 800 m² Freihalle
  • 118 Aussteller aus Deutschland und Europa (27% Zuwachs zu 2014)
  • Fachmesse für Brunnenbau, Baugrunderkundung, Spezialtiefbau und Horizontalspülbohrtechnik (HDD), vertikale und horizontale Bohrtechnik gebündelt in einer Veranstaltung
  • Erste deutschlandweite Fachtagung für Horizontalspülbohrtechnik (Theorie/Praxis/Fachaaustellung)
  • Theorie und Live-Praxis verzahnt in einer Tagung
  • Im Rahmenprogramm: Abendveranstaltung, Ehemaligentreffen, Foyervorträge
  • Studienabschlussarbeiten der Ostfalia Hochschule Suderburg (Partner des Dualen Studiums für Brunnenbauer und Spezialtiefbauer)
  • Bohrtechniktage seit 2008, alle 3 Jahre, 2017 zum 4.ten Mal. Die nächsten Bohrtechniktage mit der BAW finden im Mai 2020 statt
  • Gemeinschaftsveranstaltung Bau-ABC Rostrup, ZDB und BAW
  • Veranstaltung im bundesweiten KompetenzCentrum der Bauwirtschaft für Brunnenbau, Spezialtiefbau, Bohrtechnik, Horizontal-Spülbohrtechnik und Geotechnik.
  • Vorträge zu den Themen „Bohrungen und Baugrund, Herausforderungen bei der Ausführung in der horizontalen und vertikalen Bohrtechnik “
  • Tagungsband, Vorträge und Fotos finden Sie unter www.bohrtechniktage.de/programm zum Download

O-Töne von Besuchern, Gästen, Teilnehmern und Ausstellern:

  • Direkte Verbindung zwischen Theorie, Vortrag und dazugehöriger praktischer Vorführung im Austausch mit allen Beteiligten.
  • Hohe Zustimmung bei den mehr als 750 Tagungs-Teilnehmern.
  • Die Veranstaltung diente als Plattform zur Schaffung eines Techniküberblicks mit umfangreichen Möglichkeiten des fachlichen Erfahrungsaustausches zwischen Planern, Behörden, Herstellern und Ausführenden.
  • Fachvorträge aus der BAW sowie von externen Sachverständigen zu Baugrunderkundung und –beschreibung, Bauverfahren sowie Planung und Vergabe von geotechnischen Arbeiten wurden ergänzt durch praktische Vorführungen aus dem geotechnischen Labor einschließlich der Interpretation von Boden- und Felsproben durch entsprechende Fachleute.
  • Die Veranstaltung war professionell geplant, inspirierend, informativ, unterhaltsam, hochkarätig und richtungsweisend.
  • Es ist der Veranstaltung gelungen, von der handwerklichen Kompetenz bis hin zu hochkarätigen akademischen Vertretern, alle in einem Fachforum zu versammeln.
  • Sie wurde ihrem Anspruch als Wissensdrehscheibe gerecht.
  • Abendveranstaltung als lockere Austauschplattform mit Liveacts.

Verfasst von Gerd Siebenborn

Gerd Siebenborn | Referat Geotechnik Nord | Abteilung Wasserbau im Küstenbereich | Bundesanstalt für Wasserbau | Federal Waterways Engineering and Research Institute | Wedeler Landstraße 157 | 22559 Hamburg | E-Mail: gerd.siebenborn@baw.de | Tel.: +49 40 81908-327 | Fax: +49 40 81908-527 | http://www.baw.de

Besuch von der anderen Seite der (Wasserbau-)Welt…

Patrick Heneka
15. Mai 2017
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In den letzten beiden Wochen hatten wir an der BAW Besuch von Francisco Martinez vom Instituto Nacionial de Hydráulica (INH) in Chile. Francisco ist einer von 5 chilenischen Kollegen, die in diesem Frühjahr verschiedene Wasserbaueinrichtungen in England, Spanien, Argentinien und Deutschland besuchen, um Erfahrungen auszutauschen. Dieser Austausch ist Teil eines Programms des INH, mit dem die Qualtität der Forschungs- und Beratungstätigkeiten des Instituts gestärkt werden sollen.

In den beiden Wochen in Karlsruhe konnte Francisco das Wasserbaulaboratorium an der BAW kennenlernen. Er verbrachte mehrere Tage an den Modellen der Wasserbaureferate und wir konnten uns mit ihm über unsere laufenden Untersuchungen austauschen. Von großen Interesse waren für ihn die großen Flussmodelle des Rheins und der Donau, an denen wir uns mit Fragestellungen über den Sedimenttransport befassen. Hier stellten wir fest, dass die Zusammensetzung der Sedimente in chilenischen Gewässern teilweise gänzlich anders ist, von Lehm bis zu PKW-großen Felsen! Die Topographie unserer beiden Länder ist schon sehr unterschiedlich… Ein weiteres wichtiges Thema waren die hydraulischen Modelle von Wehren, Schleusen und Fischaufstiegsanlagen in unseren Versuchshallen inklusive Mess- und Versuchstechnik.

Nach Tagen intensiver Diskussion über unsere Aufgaben, Methoden und Modelle haben wir festgestellt, dass trotz der teilweise sehr unterschiedlichen Anforderungen an den Wasserbau in unseren Ländern, die Herangehensweisen gar nicht so unterschiedlich sind. Der fachliche Austausch war somit sehr hilfreich. Auch Lob gab es von seiner Seite: „…everything on time and very precise“:-)

Ein weiterer wichtiger Punkt für Francisco waren auch unsere Aktivitäten im Bereich anwendungsbezogener Forschung. Wie die BAW ist auch das INH hauptsächlich beratend für die Eigentümer der Wasserstraßen – in beiden Fällen der Staat – tätig. Aufgrund der komplexen Fragestellungen, welche die Arbeit an Wasserstraßen mit sich bringen, ist jedoch eine entsprechende Forschungsaktivität unerlässlich, damit die Beratung qualitativ hochwertig und effektiv ablaufen kann. Am INH in Chile sind die Forschungsaktivitäten bislang weit weniger ausgeprägt und Francisco informierte sich über die hiesigen Strukturen der Forschungsförderung. Zudem wurden Möglichkeiten angesprochen, wie eine fachliche Zusammenarbeit in Zukunft aussehen könnte.

Francisco ist dann am Freitag mit vielen neuen Eindrücken, einem Berg an fachlichen Unterlagen und einigen landestyischen Mitbringseln nach Chile zurückgeflogen. Wir sind gespannt, wie es bei ihm am INH in Chile weitergeht, im Juli steht ein Gegenbesuch an.

Verfasst von Patrick Heneka

Ich bin wissenschaftlicher Mitarbeiter im Referat Wasserstraße und Umwelt (W1). Meine Arbeitsschwerpunkte sind u.a. die Beratung der WSV bei der Planung von Fischaufstiegsanlagen und die Durchführung von experimentellen Untersuchungen im Wasserbaulabor.

Wissenschaftsfestival EFFEKTE im Tollhaus

Simone Hess
7. April 2017
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Klanglandschaften entlang des Rheins – ein ungewöhnliches Spektakel für alle Sinne

Am Dienstag war es endlich soweit – zum 3. Mal stand die Bundesanstalt für Wasserbau beim Wissenschaftsfestival EFFEKTE auf der Bühne. Dieses Jahr mit einem Projekt der besonderen Art. Zusammen mit dem Institut für Musik und Akustik des ZKMs hat die BAW das Abenteuer einer neuen Präsentationform gewagt – fernab des klassischen Vortrags, der die Wissenschaft seit je her begleitet. Statt der typischen PowerPoint-Folien gab es eine beinah künstlerische Ausgabe Wissenschaftskommunikation, die mit einer kreativen Video-Klangreise spannende Einblicke in (Klang-)Landschaften des Rheins und die wissenschaftliche Arbeit der BAW gewährte.

Schon ab Nachmittags herrschte geschäftiges Treiben im Tollhaus auf dem Alten Schlachthofgelände.  Während der Saal und die Bühne hergerichtet wurden, kümmerten sich die Veranstaltungstechniker um die Justierung des Beamers, der Bühnenbeleuchtung und der Soundanlage. Unmittelbar vor der Aufführung stand noch eine zweistündige Generalprobe auf dem Plan, um den späteren Programmablauf durchzuspielen und die Mikrofone sowie Lichteinstellungen zu testen. Allen Sprechern einschließlich der Moderatorin Frau Lüke war das Lampenfieber anzumerken. Im Schnelldurchgang wurden nicht nur die Kurzinterviews und die Übergänge für die einzelnen Film- und Musikstücke geprobt, sondern auch wie die Sprecher auf die Bühne hinauf- und wieder hinunterkommen sollten. Am Ende mussten alle auf das Sprichwort vertrauen, dass auf eine etwas chaotische Generalprobe eine gute Premiere folgt – und wurden nicht enttäuscht. So holprig die letzte Probe vor der Aufführung gewesen war, so gelungen waren die Gesamtperformance und die Auftritte alle Beteiligten, als es später ernst wurde.

Kurz nach 19 Uhr öffnete das Tollhaus die Türen für die bereits ungeduldig wartenden Besucher. Die Menschenmassen, die in den Saal strömten und die über 400 Plätze innerhalb weniger Minuten füllten, trieben die Aufregung bei allen noch einmal in die Höhe. Mit so viel Andrang hatte wohl keiner gerechnet! Trotz der vielen positiven Resonanz im Voraus der Veranstaltung. Selbst nachdem der Zutritt zu der eigentlich gesperrten Empore möglich war und Treppenstufen als Sitzplätze umfunktioniert wurden, mussten Besucher wegen Überfüllung wieder weggeschickt werden. Die umfangreiche Ankündigung der Veranstaltung mit Flyern und einem großen Artikel in „Der Sonntag“ schienen gute Dienste getan zu haben. Jetzt packte auch mich das Lampenfieber.

Eher zufällig im Rahmen eines Studienpraktikums in das Projekt „Klanglandschaften entlang des Rheins“ hineingestolpert, durfte ich letztlich tatkräftig daran mitwirken und fachlich unterstützt von den Wissenschaftlern die Texte für die einzelnen Filmabschnitte verfassen. Und mit Ausnahme des ersten Slots hatte ich – wie alle anderen auch – noch keinen der anderen Filme in seiner geschnitten Endfassung samt eingesprochenen Texten gesehen.

Um 19:30 hatte die nervöse Warterei dann zum Glück ein Ende. Mit dem langsamen Abdimmen der Raumhelligkeit verstummte allmählich das Raunen in den Zuschauerreihen und Erwartungsstille legte sich über den Saal. Alle Augen richteten sich auf die Bühne, als die Moderatorin ins Scheinwerferlicht hinaustrat und nach ein paar Willkommensworten Herrn Prof. Heinzelmann und Herrn Prof. Brümmer zu sich bat. Nach einer kurzen Begrüßung begann dann auch schon die erste Etappe unserer Video-Schiffsreise. Die Fahrt der MS Krieger Senior, die unser Filmer Volker Ridderbusch mit der Kamera hatte begleiten dürfen, begann am Kieswerk des Kriegersees und führte uns bis zur imposanten Stauanlage in Iffezheim. Dort hatten die Zuschauer die Möglichkeit etwas genauer hinzusehen, etwa in die riesige trockengelegte Schleusenkammer, das gewaltige Wasserkraftwerk mit seinen imposanten Turbinen oder auf das komplexe Strömungsbild der Fischaufstiegsanlage. Auf der zweiten Film-Etappe ging es weiter vorbei an der Fähre Plittersdorf, den Rastatter Rheinauen und dem Goldkanal bis etwa auf Höhe von Au am Rhein. Die dritte und letzte Film-Etappe erstreckte sich zwischen den Tomateninseln und dem Karlsruher Rheinhafen und endete mit einem Blick hinter die Kulissen des alltäglichen Verladebetriebs.

Die eindrucksvollen Bilder – größtenteils mit der Kameradrohne aufgenommen – offenbarten aus der ungewohnten Vogelperspektive faszinierende Einblicke in die Flusslandschaft mit ihren artenreichen, dschungelähnlichen Auenwäldern und ihrem Netz aus Altrheinarmen, aber auch in wasserbauliche Aspekte der Wasserstraße. Nicht ohne Stolz durfte ich miterleben, dass unser fleißiger Filmemacher Recht behalten hatte: dank der professionell eingesprochenen Textpassagen, mit denen der Film unterlegt wurde, wirkte die bildgewaltige Produktion wie eine Dokumentation, die problemlos auch im Fernsehen hätte ausgestrahlt werden können. Durch die Sprecherstimme erfuhren die Zuschauer spannende Details, etwa zum Schleusenbetrieb, zur Entstehung des Goldkanals oder zur Geschichte und Namensgebung der Tomateninseln.

Was der Film an Fragen offen ließ, wurde jeweils im Anschluss an die Teilstrecken durch Kurzinterviews erörtert. Unsere BAW-Experten standen der Moderatorin trotz Rampenlicht souverän Rede und Antwort zu den Themen Korrosionsschadensfälle, Fischaufstiegsanlagen, Strömungssimulationen, Buhnen und Geschiebezugabe sowie Fahrdynamik von Binnenschiffen.

Wie der Begriff Video-Klangreise schon vermuten lässt, gab es den Rhein vor den Toren unserer Stadt nicht nur in tollen Luft-und Landschaftsaufnahmen zu entdecken. Als Pendant zu den visuellen Sinneseindrücken hat das Institut für Musik und Akustik des ZKM eine Sonifikation geschaffen und damit eine staunenswerte auditive Antwort auf die Frage gefunden, wie der Rhein klingt, wenn Strömungsdaten jeweils eigene Klänge zugeordnet werden. Im abgedunkelten Saal den tongewaltigen und zum Teil fremdartigen künstlichen Klängen zu lauschen und die Vibration der Bässe am eigenen Körper zu erleben, war eine außergewöhnliche und im wahrsten Sinne des Wortes nachhallende Erfahrung.

Eine Entdeckungsreise für die Ohren war auch die Soundscape Kollage des Künstler Lasse-Marc Riek. Die anhand von O-Tönen entworfene Klanglandschaft des Rheinstroms hat weitere überraschende Gesichter und Facetten des großen Flusses hervorgeholt.

Das große Finale am Ende des Abends mit phänomenalen Zeitraffer-Aufnahmen, die simultan mit einem eigens für diesen Zweck komponierten Musikstück von Prof. Ludger Brümmer abgespielt wurden, haben das ungewöhnliche und EFFEKTVOLLE Spektakel für die Sinne komplettiert.

Ich freue mich, dass ich an diesem einmaligen Abend mitwirken durfte und die Erfahrung machen konnte, wie innovativ Wissenschaftskommunikation sein kann, wenn kreative Ideen auf aufgeschlossene und engagierte Wissenschaftler treffen.

Mein Tipp für alle, die am Dienstag bereits anderweitig verplant waren oder es aufgrund des großen Andrangs nicht mehr in den Saal geschafft haben: Das ZKM nimmt die Veranstaltung im Rahmen des EFFEKTE-Wissenschaftsfestival-Wochenendes ins Programm: 28. und 29. Juni und 1. und 2. Juli. Außerdem zur KAMUNA am 5. August.

Verfasst von Simone Hess

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung, Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft investiert 85 Mio. EUR in die neue WALTHER HERWIG

Benno Lenkeit
22. März 2017
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von links nach rechts, die Herren Dr. Kloppmann, Damen, Dr. Kraus, Dr. Eiden, de Lange, Prof. Heinzelmann (Bildquelle: BLE)

Am 22.März 2017 unterzeichnete der Präsident der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE), Dr. Hanns-Christoph Eiden in Hamburg den Bauvertrag für das neue hochseetaugliche Fischereiforschungsschiff WALTHER HERWIG. Ab 2020 werden damit modernste Forschungsarbeiten für eine nachhaltige Nutzung von Ressourcen und den verbesserten Schutz der Meeresökosysteme möglich. Den Auftrag zum Bau erhielt die DAMEN Shipyards Gorinchem (Niederlande). Der dem Auftrag zugrunde liegende Schiffsentwurf entstand in Zusammenarbeit der DAMEN Shipyards Gorinchem mit dem norwegischen Konstruktionsbüro Skipsteknisk. Als bauausführende Werft ist die DAMEN Shipyards Galati, Rumänien vorgesehen. Der Neubau wird mit knapp 85 m Länge und 17,40 m Breite das größte Schiff in der Flotte der BLE sein, er bietet Platz für 26 Besatzungsmitglieder sowie 26 Wissenschaftler. Haupteinsatzgebiete werden die Nord- und Ostsee sowie der Nordatlantik von den Subtropen bis Grönland sein. Zur Ausrüstung gehören unter anderem zwei große Seitenhangars, diverse Nass- und Trockenlabore sowie Stellplätze für Labor- und Transportcontainer. Ein etwa 300 Quadratmeter großes Fischerei- und Arbeitsdeck bietet die Möglichkeit, ohne Zeitverzug von Bodenfischerei auf Schwarmfischfänge umzustellen. Wissenschaftliche Arbeitskrane, Aussetzvorrichtungen und Winden gehören darüber hinaus zur Grundausstattung. Die vorgesehenen Winden ermöglichen Arbeiten bis zu einer Wassertiefe von 6000 m. Die umfangreiche hydroakustische Ausstattung zur nicht-invasiven Erfassung von Fischen und anderen Meeresorganismen, u.a. auch angeordnet in zwei Hubkielen, komplettiert die wissenschaftliche Ausrüstung. Der dieselelektrische Antrieb genügt hohen Umweltstandards. Über eine Kombination aus SCR- Katalysatoren und Rußpartikelfilter wird der Ausstoß von Stickoxiden (NOx) und Rußpartikeln erheblich reduziert und übertrifft neueste Abgasvorschriften. Während der Hafenliegezeiten stellt eine Landstromversorgung die nötige Energie für den Schiffsbetrieb bereit. Darüber hinaus wird der Neubau über Manövriereinrichtungen zur dynamischen Positionierung verfügen und höchste Anforderungen an die Unterwasserschallemissionen gemäß der DNV-GL Silent (R)- Grenzkurve sowie der ICES CRR 209 erfüllen. Das Referat Schiffstechnik der BAW wird in enger Zusammenarbeit mit der BLE und dem Thünen-Institut die nun folgende Konstruktions- und Bauphase bis zur geplanten Indienststellung im Januar 2020 im Rahmen der Bauaufsicht verantwortlich begleiten.

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Verfasst von Benno Lenkeit

Praxissemester bei der BAW in Karlsruhe

Fabian Belzner
16. Februar 2017
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Bianca Müller studiert an der Hochschule Emden/Leer Schiffs- und Reedereimanagement. Ihr Praxissemester hat sie bei der BAW in Karlsruhe im Referat Wasserbauwerke verbracht. Als Gastbloggerin erzählt sie von ihren Erfahrungen und Eindrücken:

 

„Süddeutschland? Was willst du denn da mit Wasser machen?“ Solch ähnliche Fragen kamen  häufig, als ich im Bekanntenkreis ankündigte für mein Praxissemester fernab der Küste nach Süddeutschland an die Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe zu gehen.

Im Rahmen meines Studiums an der Hochschule Emden/Leer im Studiengang Schiffs-und Reedereimanagement ist ein sechsmonatiges Praktikum vorgeschrieben. Durch die gewählte technische Vertiefung in meinem Studiengang habe ich bereits erste Erfahrungen mit numerischer Strömungsmechanik im wasserbaulichen Bereich machen können. Als studentische Hilfskraft unterstützte ich die Durchführung von Praktika im Bereich der Computational Fluid Dynamics, die den Studenten die theoretischen Inhalte der Vorlesungen anschaulich näher bringen sollten. Das waren die ersten Berührungspunkte mit wasserbaulicher Strömungsmechanik.

So entschied ich mich ein Praktikum zu absolvieren, das auf meinen ersten Erfahrungen in diesem spannenden Bereich aufbaut und wo ich die Chance habe, an vielfältigen und spannenden Projekten mitzuarbeiten. Wo ließe sich dieses erste Grundwissen weiter ausbauen?

Die Wahl fiel auf die Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe.  Auch wenn man Karlsruhe nicht als erstes mit Wasser verbindet, sitzt hier die Kompetenz für die deutschen Wasserstraßen. Im Bereich Wasserbau im Binnenbereich, Referat Wasserbauwerke, erwarteten mich vielfältige Möglichkeiten meine Grundkenntnisse in der Strömungsmechanik, deren computergestützte Simulation sowie Kenntnisse in der Auswertung der aufgesetzten Modelle auszubauen.

Anfang September war es soweit und der erste Arbeitstag stand vor der Tür. Ich war gespannt, was mich erwarten würde. Nach einer ersten Begrüßung wurde ich gleich auf dem Gelände herumgeführt. Von außen doch relativ unscheinbar und nicht gleich ersichtlich sind in den riesigen Versuchshallen auf dem Gelände viele gegenständliche Modelle, Rinnen und unterschiedliche Versuchsstände aufgebaut, an denen Untersuchungen durchgeführt werden.

Nach einer folgenden mehrtägigen Einsteigerschulung für das verwendete Software Framework OpenFOAM(R) ging es auch gleich los. Ich wurde von Anfang an in verschiedene Projekte mit einbezogen, erhielt meine eigenen Aufgaben und konnte so schrittweise meine Kenntnisse mit den verwendeten Programmen erweitern und die unterschiedlichsten Anwendungsfälle für die numerische Strömungsmechanik im Wasserbau kennenlernen.

Natürlich gab es immer wieder kleinere und größere Herausforderungen, vor denen ich stand und die ich auch nicht immer alleine lösen konnte. Hier halfen mir aber alle Kollegen und standen mit Rat zur Seite. Geduldig wurde auch schon einmal eine Frage zweimal erklärt, damit es gut umgesetzt werden konnte.

Die sechs Monate verflogen schneller als ich es mir zuerst vorgestellt hatte und schon stehe ich am Ende des Praxissemester vor der Frage: Haben sich meine Ziele und Ansprüche erfüllt?

Ich kann diese Frage für mich nur mit einem eindeutigen „Ja“ beantworten. Fachlich und auch methodisch habe ich durch die Projektmitarbeit viel lernen und für die Zukunft mitnehmen können.

Wir bedanken uns bei Bianca für ihre engagierte Mitarbeit im letzten halben Jahr und wünschen ihr alles Gute für ihre berufliche und private Zukunft.

 

Verfasst von Fabian Belzner

Seit 2012 befasse ich mich als wissenschaftlicher Mitarbeiter der BAW in der Abteilung Wasserbau im Binnenbereich mit der Hydraulik von Wasserbauwerken.

IWASA 2017 in Aachen

Lars Backhaus
31. Januar 2017
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Blick auf Ausstellungsfläche der IWASA 2017 in Aachen„Living Rivers – Neues aus Praxis und Forschung“ – so lautete das Thema des diesjährigen Internationalen Wasserbau-Symposium Aachen – kurz: IWASA. Am 12. und 13. Januar fand zum mittlerweile 47. Mal diese Veranstaltung statt, die alljährlich vom Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (IWW) der RWTH Aachen unter der Leitung von Herrn Prof. Schüttrumpf organisiert wird.

Die etwa 20 Vorträge wurden in die Themenbereiche Messen, Stoffe, Prozesse, Maßnahmen und Projekte unterteilt, so dass den rund 600 Teilnehmern ein breites Spektrum an neuen Entwicklungen, Forschungen und Anwendungen präsentiert werden konnte. Jede/r Vortragende hatte dabei 20 Minuten Zeit, dem Publikum ihre/seine aktuellen Arbeiten vorzustellen. Die anschließende Möglichkeit der Diskussion wurde von den Zuhörern durch viele Fragen und Anmerkungen genutzt.

Wer auch aus der Ferne live dabei sein wollte, konnte die Vorträge (zumindest einige) auf der Facebookseite des IWW mitverfolgen. Die dort geposteten Livestreams können auch nach Ende der Veranstaltung abgerufen werden.

BAW-Messestand auf der IWASA 2017 in AachenNeben den spannenden Vorträgen gab es auch für Firmen und Institutionen die Möglichkeit, sich an ihren Messständen zu präsentieren und auf diesem Weg alte Kontakte zu pflegen bzw. neue zu knüpfen. Unter den rund 50 Ausstellern war diesmal auch die BAW mit ihrem Messestand vertreten. Drei Mitarbeiter aus dem Referat Flussbau beantworteten die zahlreichen Fragen der vielen interessierten Besucher. Insbesondere die StudentInnen der RWTH nutzten die Möglichkeiten, sich über die BAW, ihre Aufgabenbereiche und mögliche Praktika, Bachelor- oder Masterarbeiten zu informieren. Für die Studierenden ergeben sich durch solche Kooperationen interessante Fragestellungen aus der wasserbaulichen Praxis, für die BAW sind sie ein wichtiger Baustein im Rahmen der Gewinnung des wissenschaftlichen Nachwuchses.

Wer jetzt auf den Geschmack gekommen ist und bei der nächsten IWASA ebenfalls teilnehmen möchte (die Teilnahme ist übrigens kostenfrei): Am 18. und 19. Januar 2018 lädt das IWW zur 48. IWASA mit dem Thema „D³ – Deckwerke, Deiche, Dämme“ ein – vielleicht trifft man sich ja wieder am Messestand der BAW.

Verfasst von Lars Backhaus

Seit 2013 befasse ich mich als wissenschaftlicher Mitarbeiter der BAW in der Abteilung Wasserbau im Binnenbereich mit numerischen mehrdimensionalen hydro- und morphodynamischen Modellen.

Gestaltungskriterien und hydraulische Bemessungsgrundlagen für Streichwehre

Jennifer Merkel
18. Oktober 2016
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An den Bundeswasserstraßen gibt es derzeit mehr als 300 Wehranlagen, die von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) des Bundes betrieben und unterhalten werden. 140 dieser Wehranlagen befinden sich an eher weniger befahrenen Wasserstraßen außerhalb des Kernnetzes. Aufgrund des nicht ausreichenden Zustandes vieler dieser Bauwerke, ist in den nächsten 10 Jahren mit einem Ersatzneubau oder einer Grundinstandsetzung zu rechnen. Möglichst investitions- und unterhaltungsarme Anlagen sollen dabei in Betracht gezogen werden. Dies führt zu der Überlegung, bestehende bewegliche Wehre an Wasserstraßen außerhalb des Kernnetzes künftig möglichst durch feste Wehre zu ersetzen. Jedoch sind derartige Wehrtypen bisher selten an Bundeswasserstraßen eingesetzt worden, so dass Kenntnisse über die Grundlagen und Rahmenbedingungen für den breiteren Einsatz fehlen.

Streichwehre, die sich in die Kategorie „feste Wehre“ einordnen lassen, haben sich bereits in der Vergangenheit durch ihre einfache Konstruktion und Unterhaltung bewehrt. Der Vorteil von Streichwehren zeigt sich in der Überfalllänge, die, im Vergleich zu einem senkrecht angeströmten festen Wehr, infolge einer schräg zur Hauptströmungsrichtung angeordneten Überfallkante deutlich erhöht werden kann. An den staugeregelten Flüssen in Deutschland gibt es zahlreiche Streichwehre, die sich in Lage, Querschnitt und Aufbau unterscheiden. Eines der wohl bekanntesten Streichwehr ist das Streichwehr in Würzburg am Main mit einer Länge von 210 m (Bild 1, links). Der Wehrrücken besteht in wesentlichen Teilen aus einer Mauer aus Stahlbeton und Steinen sowie einer Steinschüttung aus Wasserbausteinen im Unterwasser, die als Kolkschutz dient. Das Streichwehr in Weilburg (Bild 1, Mitte) besteht im Bereich der Wehrkrone aus geklammerten Kronensteinen und einem Wehrrücken aus Bruchsteinen, während das Streichwehr in Gochsen (Bild 1, rechts) einen Wehrrücken aus Stahlbeton besitzt. Bereits an diesen drei Beispielen zeigt sich die Vielfalt an konstruktiver Gestaltung.

bestehende Streichwehre

Bild 1: Streichwehre in Würzburg am Main (links), Weilburg an der Lahn (Mitte) und Gochsen am Kocher (rechts)

Um Empfehlungen zur Umsetzung von Streichwehren geben zu können, untersuchte die BAW anhand einer Analyse von etwa 50 bestehenden Streichwehren die Anordnung sowie Querschnittsgestaltung. Mit Bestandsplänen konnten mehrere Querschnittsformen ermittelt werden, wobei die am häufigsten auftretende Querschnittsform der dachförmige Querschnitt mit einer mittleren Böschungsneigung im Oberwasser von etwa 1:2,5 und im Unterwasser von etwa 1:4,0 darstellt.

Streichwehr_Boellberg

Bild 2: Streichwehr in Böllberg an der Saale

Die Lage eines Streichwehres im Gewässer wird maßgeblich durch die örtlichen Gegebenheiten einer Staustufe bestimmt. Streichwehre kommen hauptsächlich als Entlastungsbauwerk in den Altarm in Betracht als sogenannte gerade Streichwehre (Bild 2). Die Anströmung erfolgt hier parallel zur Überfallkrone, während der Anströmwinkel bei schiefen Streichwehren zwischen 0° und 90° liegt, typischerweise bei etwa 30°. Befindet sich am betrachteten Standort ein Wasserkraftwerk, sollte sich die Linienführung am Kraftwerk orientieren. Durch das Streichwehr wird der Fließquerschnitt stetig verjüngt, sodass die Strömung kontinuierlich beschleunigt und eine gute Anströmung am Turbineneinlauf erzielt wird.

Neben Lage und Aufbau spielt vorallem die hydraulische Leistungsfähigkeit dieser Wehrtypen eine entscheidende Rolle beim Ersatzneubau. In der Literatur finden sich hierzu mehrere Berechnungsansätze, die erweiterte Überfallformel nach Poleni hat sich jedoch als die praktikabelste herausgestellt. Neben numerischen Berechnungen zur Querschnittsform wurden im Labor der BAW gegenständliche Modelluntersuchungen an unterschiedlichen Streichwehrgeometrien und Anströmwinkeln durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Anströmwinkel nur einen untergeordneten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit ausübt und bei der hydraulischen Bemessung die volle Überfalllänge des Streichwehres angesetzt werden kann. Der hydraulische Vorteil eines Streichwehres mit dachförmigem Querschnitt zeigt sich vorallem bei rückgestautem Abfluss. Wie auch beim breitkronigen Wehr reagiert das Streichwehr weniger stark auf den steigenden Unterwasserstand als beispielsweise scharfkantige Wehre.

Ein Bericht zu Streichwehren wurde bereits in BAWiki veröffentlicht (http://wiki.baw.de/de/index.php/Wehranlagen), der die hydraulischen Grundlagen zusammenfasst und Hinweise zum Querschnitt und zur Anordnung im Gewässer liefert. Dem planenden Ingenieur werden Formeln und Beiwerte zur Berechnung des vollkommenen und rückgestauten Überfalls zur Verfügung gestellt sowie Hinweise zur Herstellung, Unterhaltung und ökologischen Durchgängigkeit gegeben.

Im Vergleich zu anderen Wehrtypen ist der Querschnitt eines Streichwehres einfach und kostengünstig herzustellen. Aufgrund des großen Platzbedarfes und den örtlichen Randbedingungen können unter Umständen diese Wehrtypen nicht an jedem Standort realisiert werden. Somit stellt sich die Frage nach weiteren leistungsfähigen festen Wehrtypen, die in solchen Fällen in Betracht gezogen werden könnten. Hier stellen gefaltete Wehre, wie beispielsweise Labyrinth- oder Piano-Key-Wehre, eine ansprechende Option dar.

Verfasst von Jennifer Merkel

Ich bin wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Wasserbau im Binnenbereich. Mit Hilfe von gegenständlichen Modellen untersuche ich die Hydraulik fester Wehre und erarbeite Empfehlungen für die Planung dieser Wehrtypen.

Mädchen und Jungs entdecken die BAW-DH am Girls‘- und Boys’Day

Ingrid Uliczka
4. August 2016
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Seit vielen Jahren schon bietet die BAW-DH Mädchen am Girls’Day, der bundesweit (fast) immer am vierten Donnerstag im April stattfindet, die Möglichkeit, unterschiedliche Arbeitsbereiche unserer Kolleginnen und Kollegen kennenzulernen. Die 24 Plätze, die wir anbieten und für die die Mädchen sich über http://www.girls-day.de unkompliziert anmelden können, sind stets innerhalb weniger Tage vergeben.

Nachdem in den letzten Jahren immer wieder Fragen wie Warum wird in der BAW nur der Girls’Day angeboten? oder Warum darf mein Sohn nicht mitmachen? aufgetaucht waren, konnten sich in diesem Jahr erstmals auch Jungs über die Plattform http://www.boys-day.de für eine Veranstaltung in der Dienststelle Hamburg anmelden.

Den Mädchen wurde unser bewährtes Programm geboten: Aufgeteilt in 6er-Gruppen, wurde ihnen Einiges über Wasserbau, Geotechnik und das Innenleben eines Computers erklärt.

Sie konnten sowohl Bodenproben von Schlick über Sand bis hin zum Kies „erfühlen“ als auch Modellschiffe fahren lassen und aus der gestoppten Zeit und der gefahrenen Strecke deren Geschwindigkeit berechnen.

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In einer Laborrinne durften sie Strömungsmessungen durchführen und mit vorher erzeugten Simulationsergebnissen vergleichen, unter Anleitung unserer Azubis (Fachinformatiker Systemintegration) haben sie einige Hardware-Komponenten in einen PC eingebaut und diesen zum Laufen gebracht.

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Zusätzlich wurden für die Jungs die Arbeitsbereiche Bibliothek und Verwaltung in das Programm integriert, die eher frauenspezifische Berufsfelder abdecken und somit der originären Idee des Boys’Days entsprechen. So hat beispielsweise unsere Kollegin aus der KfKI-Bibliothek den Jungs Einiges über Sinn und Aufgabe von Bibliotheken und über die Ausbildung zur Fachangestellten für Medien- und Informationsdienste (FaMI) erzählt. Hierfür hatte sie eigens ein Quiz entwickelt, bei dem die Jungs testen konnten, wie gut sie gerade zugehört hatten. Die Fragen sind öffentlich zugänglich und unter folgendem Link zu finden: http://www.testedich.de/quiz41/quiz/1461247908/Was-weiss-ich-eigentlich-ueber-Bibliotheken

Für unsere jungen Gäste war es ein spannender Tag, der traditionell mit Grillwürstchen (oder mitgebrachtem vegetarischen Grillgut) seinen Abschluss fand.

Die Resonanz war durchgehend positiv, O-Ton von Charlotte (12):

„Der Girlsday bei der BAW hat mir sehr gut gefallen. Ich fand besonders toll, dass es so viele Stationen gab, bei denen man soviel selbst ausprobieren konnte. Am besten hat mir die Station gefallen, in der man Computer selbst zusammenbauen konnte.“

 

 

Verfasst von Ingrid Uliczka

Als Dipl.-Ing. (FH) Physikalische Technik arbeite ich in der hydronumerischen Modellierung. Zusätzlich bin ich seit einigen Jahren Stellvertretende Gleichstellungsbeauftragte und organisiere in dieser Funktion den Girls'- und dieses Jahr probeweise den Boys'Day.

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