Vollautomatische Entladung eines Massengutfrachters am Hansaport

Spezialisten für schwere Fälle

Ein Meisterstück der Automatisierung im Hamburger Hafen: Der Massengut-Terminal Hansaport

Die iSAM AG ist ein Spezialist für buchstäblich schwere Fälle in der Automatisierung. Gemeinsam mit dem Hamburger Terminal Hansaport hat sie ein Meisterstück abgeliefert.

Seit Stunden schaufelt die 47,9 Meter hohe Entladebrücke Eisenerz aus den Laderäumen des Massengutfrachters „Constantia“. Mit jedem Hub rauschen 25 Tonnen des roten Granulats durch den Schacht der Brücke auf ein Förderband zum Lagerplatz. Knapp zwei Tage wird es dauern, bis rund 126.000 Tonnen Erz aus dem 292 Meter langen Massengutfrachters entladen sind, der im Hamburger Hansaport festgemacht hat.

Das ist Alltagsgeschäft in Deutschlands größtem Seehafenterminal für Schüttgüter und gleichzeitig etwas Besonderes: „Der Betrieb ist weitestgehend automatisiert und weltweit beispielhaft für optimale Abläufe im Massengutumschlag“, sagt Bernd Mann, Vorstandsvorsitzender der iSAM AG.

Das Unternehmen aus Mülheim/Ruhr gilt als international führend in der Entwicklung autonomer Großgeräte für den Massengutumschlag und hat den automatisierten Materialfluss auf dem Terminal entwickelt. iSAM ist Teil der HHLA-Gruppe, die damit einen weiteren Schritt in Richtung Zukunftstechnologien unternommen hat.

Hansaport bewegt mehr als 10 Prozent des Gesamtumschlags in Hamburg

Im Vergleich zum Containerumschlag, der in den Nachrichten oft als Sinnbild des Welthandels gezeigt wird, führt das Schüttgutgeschäft ein Schattendasein. Statt ordentlich gestapelter Container türmen sich im Hansaport graue, schwarze und rostbraune Halden von Split, Kies, Kohle und Erz.

Aber das unscheinbare Äußere täuscht: Mit 15 Millionen Tonnen pro Jahr bewegt Hansaport mehr als 10 Prozent des Gesamtumschlages in Hamburg. Unter Automatisierungsaspekten kommt hinzu: „Der automatische Umschlag von Schüttgut erfordert flexiblere Algorithmen als das weitgehend standardisierte Handling von Containern“, betont iSAM-Chef Mann.

Die iSAM AG ist ein Spezialist für buchstäblich schwere Fälle in der Automatisierung. Lange bevor „Industrie 4.0“ zum Schlagwort wurde, erkannten vier Studenten aus dem Ruhrgebiet das Potenzial digitalisierter und automatisierter Produktionsprozesse. Parallel zum Studium gründeten sie 1983 eine Firma für die Entwicklung von Steuerungssoftware, die über Jahre durch Expansion und Fusion wuchs und mittlerweile 70 Beschäftigte und Niederlassungen auf drei Kontinenten hat: „Die damalige Start-up-Denkweise haben wir uns bewahren können“, freut sich Mann, der 1993 ins Unternehmen kam, seit 2002 im Vorstand und seit 2021 dessen Vorsitzender ist.

iSAM-Software steuert auch Walzstrassen oder Reparaturautomaten

„iSAM“ steht für „industrial Software Application Manufacturing“. Mit der Entwicklung solcher Anwendungen für die Industrie konzentrierten sich die jungen Unternehmer anfangs auf die Stahlindustrie. Es gibt kaum einen Prozess vom Hochofen über Strangguss bis zur Walzstrasse, für den iSAM keine Steuerungssoftware entwickelt hat.

„Nachdem wir die Stahlerzeugung und -verarbeitung erfolgreich automatisiert hatten, haben wir uns auch um die Rohstoffe und um den Umschlag von Erz und Kohle gekümmert“, sagt Mann. Längst beherrschen die Mülheimer auch filigrane Verfahren. Unter anderem steuert iSAM-Software Reparaturautomaten für Bauteile aus Faserverbundstoffen beispielsweise in Flugzeugen.

An Bord der „Constantia“ sind die Löscharbeiten mittlerweile weit fortgeschritten. Der von der HHLA und dem Stahlkonzern Salzgitter AG betriebene Terminal kann bis zu 100.000 Tonnen Schüttgut pro Tag umschlagen. Beim Blick von der Entladebrücke in den Laderaum des Frachters wird die Herausforderung für die Automatisierung deutlich: „Unsere Anlagen müssen komplexe Bewegungen vollziehen können und die Arbeitsumgebung im Blick haben“, erläutert Mann.

Gigantische Löschbrücken im Einsatz an der „Constantia“

Die zehn Kubikmeter große Baggerschaufel wird senkrecht durch die Ladeluke der „Constantia“ abgesenkt und muss dann seitwärts zum Schüttgut an den Seiten des Laderaums bewegt werden. Der Trick: Die Laufkatze auf dem Ausleger, an der der Greifer hängt, bewegt sich mit Schwung vorwärts, dann bremst sie ab - gleichzeitig wird die Greiferschaufel abgesenkt und setzt dank der Trägheit der Masse ihre Bewegung im berechneten Bogen bis zum Zielpunkt in der Erzladung fort.

„Ein geübter Brückenfahrer vollzieht dies mit Hilfe seiner Sinne und seiner Erfahrung“, erklärt Mann. „Für die Automatisierung müssen wir neben der Steuerungssoftware die entsprechenden Sensoren einsetzen, die die Grundlagen für die Bewegung schaffen und die Ausführung kontrollieren.“ Mittels exaktem GPS und echtzeitfähigen 3-D-Scannern kennt die Steuerung stets die Position des Greifers und die Beschaffenheit seiner Umgebung.

In das Programm fließen Informationen über die Ladung ein. Dank der erfassten Daten kennt die Software sogar die kinetische Energie des Greifers an jeder Stelle seiner Bewegungsbahn und kann ihn jederzeit sofort stoppen: „Es darf natürlich nicht passieren, dass das schwere Gerät das Schiff beschädigt.“

Überwacht werden die Abläufe aus einem Leitstand im oberen Stock des Hansaport-Bürogebäudes. Zwei Monitore geben dem Diensthabenden Detailinformationen über die vier Entladebrücken; zwei weitere Bildschirme zeigen die Werte der Bandwaagen über den Materialfluss sowie aktuelle Wetterdaten. Die sind wichtig, weil Hansaport jegliche Staubentwicklung vermeidet. Falls nötig, werden Beregnungsanlagen auf der 35 Hektar großen Lagerfläche eingeschaltet.

Alle weiteren Schritte nach dem Entladen sind ebenfalls automatisiert. Von den Greiferbrücken wird das Schüttgut über Transportbänder zu so genannten Stacker-Reclaimern befördert. Die Kombi-Geräte ähneln Schaufelradbaggern im Tagebau und können das Ladegut zu Halden aufschütten und auch wieder aufnehmen und über Förderbänder zur Bahn-Ladestation bringen.

Sie sind ebenfalls mit jeder Menge Sensoren bis hin zu Sonar, Radar und 3d-Lidar-Scannern ausgestattet, die das Steuerungsprogramm in Echtzeit mit allen notwendigen Informationen versorgen. An der Bahnstation wird das Schüttgut automatisch in die Eisenbahnwaggons für den weiteren Weg zum Kunden verfüllt. Natürlich fahren auch die Hansaport-Rangierloks autonom. 2.000 Tonnen Schüttgut werden im Schnitt pro Stunde auf täglich 15 Güterzüge und fünf Binnenschiffe verladen. Pro Tag verlassen 50 000 Tonnen Schüttgut den Terminal.

Selbst die Loks fahren auf dem Hansaport autonom und werden automatisch beladen.

In Hamburg werden 18 Erz- und 12 verschiedene Kohlesorten umgeschlagen. „Dieses Schüttgut wird in Stückerze, Feinerze und Pellets sowie Kraftwerkskohle für die Energie- und Wärmegewinnung sowie in Einblas- und Kokskohle für die Stahlerzeugung differenziert“, erläutert Hansaport-Geschäftsführer Ben Thurnwald. Hinzu kommen bis zu drei Sorten Baustoff. „Jedes Schüttgut hat ein anderes Fließ- und Rollverhalten, entsprechend muss die Automatisierungssteuerung angepasst sein“, so iSAM-Experte Mann.

Weil die iSAM AG auf die Lösung solcher komplexen Aufgaben spezialisiert ist, gehört die Mehrheitsbeteiligung an der iSAM AG zur Zukunftsstrategie der HHLA. „Im Hafenumschlag und der Logistik allgemein gewinnt die Digitalisierung und Automatisierung von Prozessen rasant an Bedeutung“, ist die Vorstandsvorsitzende Angela Titzrath überzeugt. „Als führendes europäisches Hafen- und Logistikunternehmen ist es unser Anspruch, auch auf diesen Gebieten eine hohe eigene Kompetenz aufzubauen.“ Für die iSAM AG hat dies einen willkommenen Nebeneffekt: „Mit der Beteiligung der HHLA werden das Lebenswerk der Gründer und die iSAM-Kompetenz langfristig gesichert“, sagt Bernd Mann.

Dank seiner hochentwickelten technischen Ausstattung ist Hansaport mittlerweile zum gern gesehenen Reiseziel geworden. Der international einzigartige Betrieb ist für Schüttgut-Fachleute aus aller Welt ein besonderes Praxisbeispiel für Automatisierungsvorhaben in Erzminen, Kohlebergwerken und Steinbrüchen in Australien, Nordamerika und Asien.

Für Hamburger zeigt ein schneller Blick auf den Hansaport, den sie während der Fahrt über die Köhlbrandbrücke einfangen, dagegen nichts besonders. Im Hafenalltag nähern sich die Arbeiten an der „Constantia“ langsam dem Ende, während nebenan schon die „Nadine V“ festgemacht hat. Zwei Entladebrücken stehen bereit. Sie werden in den kommenden zwei Tagen im Minutentakt die Ladung des 235 Meter langen Massengutfrachters an Land schaufeln. Die autonomen Großgeräte auf dem Schüttgutterminal kennen einfach keine Pause.

Text und Fotos: Wolfgang Heumer

Veröffentlicht: 08.09.2021 | Aktualisiert: 10.09.2021

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