CFK-Leichtbau bei Schienenfahrzeugen
Wieviel bringt der Leichtbau mit Kohlenstoff-Faserkunststoffverbunden (CFK) bei Schienenfahrzeugen? Wie hoch sind die Mehrkosten für diese Leichtbaumaßnahmen? Diese und weitere Fragen hat das DLR im Verbund mit der Deutsche Bahn AG (DB AG), dem Verband der Bahnindustrie in Deutschland e.V (VDB) und führenden Schienenfahrzeugherstellern im Rahmen einer Projektstudie untersucht. Beauftragt durch das CFK Valley e.V. in Stade (heute Cluster CU Nord des Composites United e.V.) ist die Studie im Mai 2016 publiziert worden und bisher ausschließlich als Buch erhältlich gewesen. Nun ist sie kostenfrei zum Download verfügbar
Projektstudie „Einsatz von CFK-Leichtbau-Faserverbund-Technologienim Schienenfahrzeugbau“
(ISBN 978-3-88926-700-9), durchgeführt im Auftrag des CFK Valley e.V.
Motivation – Potenziale – Kosten
Warum Leichtbau bei Schienenfahrzeugen?
Geringeres Gewicht hilft Energie einzusparen, besonders beim Beschleunigen und Bremsen. Immer höhere Sicherheit und mehr Komfort wiegen schwer. Zulässige Achslasten setzen diesem Mehrgewicht enge Grenzen. Ein Spagat, der nur durch Leichtbau zu schaffen ist. Besonders Faserkunststoffverbunde (FKV) mit Kohlenstofffasern bieten extrem viel Potenzial. Seit langem sind sie in der Luft- und Raumfahrt bewährt, allerdings auch mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden.
Was ist unter diesen Randbedingungen im Schienenfahrzeugbau bereits heute möglich? Welche Chancen und Risiken bestehen und welche Kosten ergeben sich aktuell beim Einsatz von CFK im Schienenfahrzeugbau?
Eine fundierte Einschätzung und Beurteilung ist das Ziel der durchgeführten Projektstudie. Genauere Zahlen für das Leichtbaupotenzial und die Kosten liefert die Analyse eines konkreten Beispielbauteils im Vergleich zu einer Metallstruktur. Das Dach eines ICx-Mittelwagens – heute der ICE 4 – erweist sich als geeignete Referenz.
Das Ergebnis: Das Gewicht eines ICx-Mittelwagen-Dachsegmentes in CFK-Sandwichbauweise lässt sich bei moderaten Mehrkosten signifikant reduzieren und kann über eine Lebensdauer von dreißig Jahren gerechnet deutliche Kostenvorteile bieten.
Die Studie liefert eine umfassende Auseinandersetzung mit dem Thema Faserverbundleichtbau bei Schienenfahrzeugen.
- Motivation, Fokus und Methodik der Projektstudie
- Grundlagen des Leichtbaus im Schienenfahrzeugbau
- FKV-Leichtbau bei Schienenfahrzeugen – Stand der Technik
- Aktuelles Meinungs- und Stimmungsbild zur FKV-Nutzung im Schienenverkehr
- Schienenfahrzeugspezifische Randbedingungen für den Einsatz von FKV
- FKV-Leichtbaupotenzial-Analyse am konkreten Bauteil
- FKV-Kosten-Analyse am konkreten Bauteil
- Zusammenfassung, Ausblick und Empfehlungen
Mit dem kostenlosen Angebot zum Download möchten wir Ihnen die Ergebnisse der Schienenfahrzeugindustrie über den bisherigen Kreis hinaus weiter bekanntmachen. So lässt sich das Vertrauen in den Werkstoff CFK und seine Vorteile beim richtigen Einsatz stärken. Gern steht das DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik als Ansprech- und Kooperationspartner für Förder- und Drittmittelprojekte zur Verfügung.
Kontakt: Dipl.-Ing. Jörg Nickel,joerg.nickel@dlr.de
