Leichtbau im Frachtschiffbau: Sandwich-Konstruktionen verbessern Effizienz und Transportfähigkeit bei niedrigen Wasserständen.

11. August 2026

Leichtbau im Frachtschiffbau: Aktuelle Bedeutung und Potenziale

Die anhaltend niedrigen Wasserstände in Rhein, Donau und Elbe stellen die Binnenschifffahrt vor erhebliche Herausforderungen. Diese Einschränkungen wirken sich zunehmend negativ auf die wirtschaftliche Entwicklung aus, insbesondere bei längerer Dauer. Eine Vertiefung der Fahrrinnen wird aufgrund ökologischer Bedenken kontrovers diskutiert. Zudem ist eine Verlagerung von Schwertransporten auf den Straßenverkehr in vielen Fällen nicht realisierbar und würde die ohnehin belasteten Brücken und sanierungsbedürftigen Straßen zusätzlich strapazieren.

Eine nachhaltigere Lösung liegt in der Gewichtsreduktion der Schiffe selbst. Durch geringeres Gewicht sinkt der Tiefgang, was den Transport von Gütern auch bei niedrigen Wasserständen ermöglicht, ohne dass Schiffe auf Grund laufen.

Sandwich-Bauweise als Ansatz zur Gewichtseinsparung

Eine vielversprechende Methode zur Gewichtsreduktion ist der Einsatz von Sandwich-Bauweisen bei Schiffswänden und Decks. Dabei kann die Zuladung bei Niedrigwasser um bis zu 30 Prozent im Verhältnis zum Nettoschiffsgewicht erhöht werden oder bei gleicher Zuladung niedrigere Wasserstände toleriert werden.

Aluminiumschaum als Kernmaterial

In der Sandwich-Konstruktion wird ein leichter Aluminiumschaum zwischen zwei dünne Stahl- oder Aluminiumbleche eingebracht. Aluminiumschaum zeichnet sich durch eine Dichte von unter einem Gramm pro Kubikzentimeter aus und ist ein ultraleichter metallischer Strukturwerkstoff. Die Herstellung erfolgt durch Zugabe eines Treibmittels (z. B. Titanhydrid) zum Aluminiumpulver, welches bei Erwärmung Gas freisetzt. Die Gasblasen verteilen sich im flüssigen Aluminium und erzeugen eine schaumartige Struktur, die sich metallisch mit den Deckblechen verbindet. Dieses Verfahren benötigt keine Klebstoffe, was die spätere Wiederverwertung erleichtert. Nach dem Abkühlen bleibt die poröse Struktur dauerhaft erhalten.

Eigenschaften und Anwendungspotenziale

Der resultierende Werkstoff ist sehr leicht und weist eine hohe Steifigkeit auf.
Am Fraunhofer IWU werden solche Sandwich-Konstruktionen bereits für Werkzeugmaschinen und Gehäuse von Traktionsbatterien in Elektrofahrzeugen entwickelt.
Dr. Jörg Hohlfeld, Leiter der Metallschaum-Gruppe am Fraunhofer IWU, betont, dass diese Sandwiches für Schiffsaußenhäute und Aufbauten geeignet sind und bei etwa 30 Prozent Gewichtsersparnis vergleichbare Steifigkeit wie herkömmlicher Schiffbaustahl bieten.

Der Aluminiumschaumkern sorgt für den konstanten Abstand der Bleche und erhält die Biegesteifigkeit. Die äußeren Bleche übernehmen die Lastaufnahme und -ableitung. Die Herstellung großer Bauteile mit gleichmäßiger Porenverteilung ist inzwischen zuverlässig möglich. Die Sandwich-Elemente können in Abmessungen von beispielsweise 2,0 m x 1,5 m vorgefertigt und mittels gängiger Schweißverfahren wie MAG zu größeren Baugruppen verbunden werden.

Wirtschaftliche und ökologische Aspekte

Obwohl die Material- und Prozesskosten für Sandwich-Konstruktionen höher sind als bei herkömmlichen Stahlplatten, werden diese durch die wirtschaftlichen Vorteile und die ökologische Nachhaltigkeit kompensiert. Die Zunahme von Niedrigwasserperioden in den letzten Jahren unterstreicht die Dringlichkeit solcher Innovationen.

Projektpartner und Förderung

Das Leichtbaukonzept für Binnencontainerschiffe mit Aluminiumschaum-Sandwiches wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts entwickelt. Beteiligte Partner sind SMK Ingenieure GmbH & Co. KG (Chemnitz), SET Schiffbau- und Entwicklungsgesellschaft Tangermünde mbH (Genthin), KRAFOTEC GmbH (Wittenberg), IFF Engineering & Consulting GmbH (Leipzig) sowie das Fraunhofer IFF (Magdeburg). Die Förderung erfolgte durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) über den Projektträger Jülich.