Dachstruktur leichtgemacht

25.11.2021

Moderne Stadt- und Straßenbahnen werden immer komplexer, aber auch schwerer. Wo Gewicht hinzukommt, muss an anderer Stelle eingespart werden. Zusammen mit den Projektpartnern RCS GmbH Rail Components and Systems, der Arno Hentschel GmbH und dem Fraunhofer Kunststoffzentrum Oberlausitz FKO hat sich die Hörmann Vehicle Engineering GmbH dieser Problemstellung angenommen.

Im Projekt „Integral – Integratives Leichtbaudach für Schienenfahrzeuge“ arbeiten die Partner an der Entwicklung einer hochintegrativen Dachstruktur in Leichtbauweise aus belastungsoptimierten Faser-Kunststoff-Verbund. Im Fokus steht sowohl die Entwicklung wettbewerbsfähiger Schienenfahrzeugdächer mit deutlicher Gewichtsreduzierung (minus 40 Prozent) und geringerem Montageaufwand gegenüber konventionellen Dachstrukturen in gewichtsintensiver Differentialbauweise als auch die Erarbeitung von serientauglichen und wirtschaftlichen Fertigungs- und Montageprozessen.

„Die Erzielung eines hohen Leichtbaugrades der Dachstruktur wird dabei durch konsequente Ausnutzung des Stoff- und Strukturleichtbaus mit belastungsgerechten FKV-Bauweisen sowie des Funktionsleichtbaus durch die Integration von Anbauteilen und Lasteinleitungen erreicht“ erklärt Reymond Kreuziger, Projektleiter bei der Hörmann Vehicle Engineering.

Insbesondere moderne Niederflurstraßenbahnen stellen hohe Anforderungen an die Dachstruktur. Diese ist nicht nur entscheidend für die Versteifung der Fahrzeuggesamtstruktur, sondern muss auch hohe statische und dynamische Lasten durch die vielfältigen Fahrzeugaggregate, wie etwa Energiespeicher, Stromwandler, Bremswiderstände, Pantograph, Klimageräte und Telekommunikationseinrichtungen aufnehmen, die u. a. aufgrund des begrenzten Bauraumes im Fahrwerksbereich auf dem Fahrzeugdach angebracht werden. Die hohen mechanischen Belastungen haben wiederum gewichtsintensive Dachstrukturen zur Folge, was den Schwerpunkt weiter erhöht und somit zu einem ungünstigen Fahrverhalten und einer hohen Beanspruchung des Gesamtfahrzeugs führt. Dies soll vermieden werden und macht einen konsequenten Leichtbau bei gleichbleibender Strukturstabilität umso bedeutsamer.

Zur Demonstration der konstruktiven und technologischen Projektergebnisse werden zu Beginn des nächsten Jahres bei der RCS GmbH erste prototypische FKV-Leichtbaudachstrukturen hergestellt und anschließend unter wirklichkeitsnahen Bedingungen im Fraunhofer Kunststoffzentrum Oberlausitz getestet. Zusammen mit dem assoziierten Partner HeiterBlick GmbH ist zudem die Herstellung eines Demonstrator-Daches und die prototypische Integration in ein modernes Niederflurfahrzeug geplant.

„Ohne neue innovative Leichtbaulösungen, lassen sich die Betreiberanforderungen nach höchstem Komfort und Umweltfreundlichkeit bei gleichbleibenden maximalen Achslasten je Fahrzeug, nicht mehr erfüllen“ ist sich Frank Salzwedel, Geschäftsführer der Hörmann Vehicle Engineering GmbH, sicher.