Studie zu Möglichkeiten & Auswirkung von FVK-Einsatz im Schienenverkehr

Projektstudie zum Einsatz von CFK-Leichtbau-Faserverbund-Technologien im Schienenfahrzeugbau

Inhalt und Ziel der Studie

Ziel dieser Projektstudie war es eine bessere Einschätzung der Chancen, Risiken und Kosten beim Einsatz von CFK-Leichtbau-Faserverbund-Technologien im Schienenfahrzeugbau zu gewinnen.
Motivation hierfür waren verschärfte Umweltanforderungen sowie die erforderliche Kompensation von Mehrgewichten infolge gestiegener Sicherheits- und Komfortanforderungen bei begrenzten zulässigen Achslasten.

Kurzfassung der Studie

Nach Einordnung des Leichtbaubegriffs bei Schienenfahrzeugen im Hinblick auf Bauweisen und Werkstoffe wurde der Stand der Technik bei FVK-Leichtbauteilen im Schienenfahrzeugbau analysiert. Die genaue Zielrichtung der Studie wurde darauffhin mittels eines aktuellen Meinungs- und Stimmungsbild als Ergebnis einer durchgeführten Befragung fokussiert.
Das Leichtbaupotenzial und die Kosten von CFK-Leichtbau-Faserverbund-Technologien im Schienenfahrzeugbau wurden anhand einer detaillierten Gewichts- und Kostenermittlung für ein konkrete Beispielbauteil im Vergleich zu einer metallischen Referenzstruktur analysiert.

Das Ergebnis: Das Gewicht des beispielhaft gewählten Dachsegmentes kann durch den Einsatz der CFK-Leichtbau-Faserverbund-Technologien bei moderaten Mehrkosten signifikant reduziert werden.

Nach der Zusammenfassung der Ergebnisse wurden Empfehlungen für das weitere Vorgehen gegeben, um CFK basierte Leichtbautechnologien im Schienenfahrzeugbau zu akzeptablen Kosten zu etablieren.

Inhaltsverzeichnis

• 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 (Umfrage)
• FKV-Leichtbaupotenzial-Analyse am konkreten Bauteil
• FKV-Kosten-Analyse am konkreten Bauteil
• Zusammenfassung, Ausblick und Empfehlungen

Funktion T2-Composite

Mitverfasser mit folgenden Aufgaben

• Mitarbeit Entwicklung Studienstrategie & -aufbau
• Mitarbeit Marktrecherche aktuelle Anwendungen von FVK (GFK & CFK) "Stand der Technik"
• Mitarbeit Auswahl konkretes Zielbauteil
• Mitarbeit Definition von Bauweisen- & Materialanforderungen
• Mitarbeit Entwicklung Bauweise
• Konzeption eines geeigneten Sonderfertigungsverfahrens für gewähltes Zielbauteil
• Aufbau & Beschreibung einer detaillierten virtuellen Prozesskette
• Durchführung detaillierte Kostenrechnung: Vergleich Metallbauweise Faserverbundbauweise
  (Detailgrad der Kostenanalyse entspricht ungefähr dem hier beschriebenen)
  mit einer Aufschlüsselung der Ergebnisse hinsichtlich
  • Bauteilkosten (Gesamtbauteil sowie Subbauteile)
    • Materialkosten
    • Fertigungskosten allg.
    • Personalkosten
  • Investitionsvolumina
• Mitarbeit bei abschließendem Studienfeinschliff (Abstimmung, Konsistenz, Korrektur)

Auftraggeber

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Institut für Faserverbundleichtbau
und Adaptronik, Braunschweig