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Die Digitalisierung der Polarstern – der erste Digitale Zwilling eines Forschungsschiffs

Der Eisbrecher “Polarstern” ist seit 1982 das Wahrzeichen der deutschen Polarforschung und das Flaggschiff des Alfred-Wegener-Instituts. Im September 2019 startete die Polarstern mit der größten Forschungsexpedition in die Arktis aller Zeiten, dem Projekt MOSAiC. Ziel der Expedition ist es, den Einfluss der Arktis auf das globale Klima besser zu verstehen. Während des Projekts leben Wissenschaftler aus 17 Nationen über ein Jahr auf der im Eismeer eingefrorenen Polarstern. In einer Region die nahezu unerreichbar ist.

Wie das Projekt MOSAiC zeigt, arbeitet eine multikulturelle Gemeinschaft auf der Polarstern. Durch lang andauernde Projekte wie dem Projekt MOSAiC, kann es sein, dass die Polarstern sogar mehr als ein Jahr abwesend ist. Im Rahmen der Vorbereitungen von Forschungsprojekten hat die DiConneX GmbH den Auftrag vom AWI erhalten, die Polarstern mittels den innovativsten Methoden digital abzubilden.

Durch das Mapping & Scanning der DiConneX sollte ein digitaler Zwilling zur Koordination von Forschungsaktivitäten der Polarstern erstellt werden. Damit haben die Forscher, welche aus der ganzen Welt zur Polarstern kommen um ihre Vorkehrungen für das millionenschwere Equipment zu treffen, ortsungebundenen virtuellen Zugriff auf die Polarstern, um ihre Expeditionen zu planen.

Copyright: Alfred-Wegener-Institut / Stefan Hendricks

Der Forschungseisbrecher Polarstern

1982 in Betrieb genommen hat das Flaggschiff des Alfred-Wegener-Instituts bereits 2014 mehr als 2,7 Millionen Kilometer zurückgelegt und stellt bis heute einen der leistungsfähigsten Forschungseisbrecher weltweit dar. Es ist meist über 310 Tage pro Jahr im Einsatz und legt dabei im Schnitt 92.600 Seemeilen zurück.

Der Eisbrecher bahnt sich mit seinen 20.000 PS problemlos den Weg durch bis zu 1,5 m dickem Eis. Er ist für bis zu -50 Grad Celsius gewappnet und verfügt über eine Ausstattung, um notfalls im Eis der Polarmeere zu überwintern.

Copyright: Alfred-Wegener-Institut / Mario Hoppmann

Wie DiConneX den digitalen Zwilling der Polarstern erstellte

Der beste Zeitpunkt für die Aufnahme der Polarstern war eine Überfahrt von Bremerhaven nach Südafrika im Herbst 2018, bei der die Polarstern auf Las Palmas betankt wurde. In dieser Zeit wurde es ermöglicht die Digitalisierung der Polarstern vorzunehmen. Deshalb hat sich die DiConneX auf den Weg begeben, um das Mapping & Scanning innerhalb der Polarstern mit NavVis Technologie und einem Faro 3D-Laserscanner durchzuführen.

Innerhalb von 3 Tagen hat das Team der DiConneX mehr als 80 % des Schiffs digitalisiert. Im Fokus standen alle Bereiche, die für die Forscher und die vorherige Betrachtung und Planung der Expeditionen von Bedeutung sind. Dazu gehören zum Beispiel der Maschinenraum, Forschungsräume, Gemeinschaftsräume, Brücke und Kammern.

Das Resultat lässt sich sehen

DiConneX hat es mit einer eigens entwickelten Oberfläche geschafft, ein intuitives Werkzeug für die Forscher bereitzustellen. Denn durch DiConneX erhält man ein vernetztes und effizientes Werkzeug, um visuell von jedem Ort auf der Welt auf die Polarstern zugreifen zu können. Der sogenannte “Digitale Zwilling” sorgt dafür, dass alle nötigen Informationen mittels praktischer Webanwendung jederzeit zugänglich sind.

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Wie die Forscher den digitalen Zwilling der Polarstern nutzen

Der digitale Zwilling ermöglicht nun alle wesentlichen Bereiche zu begehen, Abstände zu messen und auf Informationen zu bestimmten Räumen, sowie Bauteilen auf der Polarstern zuzugreifen. Und zwar auf der ganzen Welt. Von jedem Endgerät. Auf diese Weise können sich die Forscher vorweg einen Einblick über die Wohnsituation, die Technik und den Platz, den sie für Ihre Instrumente benötigen verschaffen. Mit dieser digitalen Zugänglichkeit schaffen wir es die Kosten vor einem Projektbeginn auf der Polarstern bereits, um ein Vielfaches zu verringern. Bis heute konnten wir bereits über 2.500 Zugriffe durch Forscher auf den digitalen Zwilling verzeichnen.

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Der Hauptnutzen hier liegt vor allem in der Reduzierung von Reisekosten. Natürlich ist diese Form von „Remote Planning“ auch in Gebäuden ein sinnvoller Use Case. Sprechen Sie uns einfach an und wir finden gemeinsam mit Ihnen den passenden Anwendungsfall.