INTEGRAL - Integratives Leichtbaudach für Schienenfahrzeuge; Teilvorhaben: Gestaltungs- und Technologiekonzepte integrationsgerechter Metalleinleger

Abstract

Stand der Wissenschaft und Technik: Konventionelle Dachstrukturen im Schienenfahrzeugbau bestehen aus Stahl- oder Aluminiumträgern. Die Dachabdeckung bildet eine versteifte Schale in Stringer- oder Sandwichbauweise, die mit der metallischen Tragstruktur verschweißt oder dicht verklebt ist. Die hohe Teilevielfalt der Einzelkomponenten führt zu einem großen Montageaufwand und zu einer hohen Masse, was sich insbesondere bei Nahverkehrszügen und Straßenbahnen durch die häufige Beschleunigung des Fahrzeuges negativ auf den Energieverbrauch auswirkt. Darüber hinaus wachsen die Anforderungen hinsichtlich der Verringerung des Wartungsaufwandes, zur Steigerung der Transportkapazität sowie zur Erhöhung der Reichweite von netzunabhängigen Fahrzeugen. Zielsetzung: Das Verbundvorhaben hatte als Hauptziel die Entwicklung von wettbewerbsfähigen Schienenfahrzeugdächern in Faserkunststoffverbundbauweise mit spezifischen Merkmalen im Vergleich zu herkömmlichen metallischen Dachstrukturen. Dabei sollten 40 % Gewichtseinsparung bei gleichbleibenden Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften erreicht werden. Eine kompakte und funktionsintegrierte Bauweise des Faserkunststoffverbundes mit einem um 70 % geringeren Montageaufwand wurde angestrebt. Ergebnisse: Es wurde ein integrativer Metalleinleger für Faserkunststoffverbund-Leichtbauweisen, speziell für ein Schienenfahrzeugdach entwickelt. Dieser Metalleinleger wird in einem speziellen Verfahren in die Faserkunststoffverbundstruktur (FKV- Struktur) des Daches eingebettet. Es wurden mehrere FE-Analysen und Belastungstests durchgeführt, ein Montageablauf für die Metalleinleger in die FKV-Struktur entwickelt sowie ein Folgeverbundwerkzeug für die Produktion der Einzelteile des Metalleinlegers konstruiert.