LESSMAT - Leichtbausystem für Personenzüge und Kreuzfahrtschiffe durch Steigerung der Materialausnutzung und Effizienz in der Herstellung; Teilvorhaben: Entwicklung eines Entwurfkonzeptes für Personenzüge und Kreuzfahrtschiffe unter Berücksichtigung von automatisierter Fertigung

Abstract

Sowohl bei Schienenfahrzeugen und Kreuzfahrtschiffen ist es notwendig CO2 Minderung durch Leichtbau durchzuführen, allerdings können dafür keine erhöhten Preise am Markt durchgesetzt werden können. Aus diesem Grund ist es notwendig, ein Leichtbausystem zu entwickeln welches sicherstellt, dass einerseits in der Konstruktion Leichtbaumaßnahmen umgesetzt und andererseits gleichzeitig die Herstellkosten reduziert werden. Dies soll zum einen durch Automatisierung Herstellkosten reduzieren und zum anderen durch leichtbautechnisch optimierte Strukturen Materialkosten reduzieren. Im Projekt wurde zum einen die Versteifungsstruktur eines Schienenfahrzeuges untersucht und optimiert, wobei Randbedingungen der Fertigung und Produktion mitberücksichtigt wurden. In einem zweiten Fall wurde die Hotelsektion eines Kreuzfahrtschiffes parametrisch modelliert und in der Partikelschwarmoptimierung die Abmessungen der Steifen, die Plattenstärker der einzelnen Plattenstöße aus einer Art Datenbank ausgewählt und optimiert. Dadurch entsteht eine hohe Anzahl an Parametern und möglichen Werkstoffen. Eine Topologie Optimierung wurde an einem Stützenmodul durchgeführt, welches ein oft wiederkehrendes Element ist. Alle Optimierungen haben gezeigt, dass eine Verbesserung im Sinne der Ziele erreicht werden können, aber auch, dass die Durchführung optimierter Möglichkeiten möglicherweise noch von vorgelagerten Prozessen abhängt. Im Projekt wurde zudem ein Schweißroboter aufgebaut und in Betrieb genommen und mit diesem ein Demonstrator des Stützenmoduls geschweißt. Das Stützenmodul ist wesentlich komplexer als das, was sonst auf Werften automatisiert geschweißt wurde. Es hat sich gezeigt, dass die Automatisierung prinzipiell möglich ist, aber komplexe Geometrien und Schweißnähte verschiedener Anordnung, sowie damit verbundene Robotereinstellungen noch zusätzlicher Entwicklung bedürfen.