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Leichtes Blech – edler Look

Edelstahl Rostfrei: Ein Leichtbaumaterial für den Schienenfahrzeugbau
Leichtes Blech – edler Look

Moderne Schienenfahrzeugkonzepte setzen weltweit auf hochfesten Edelstahl, berichtet der Warenzeichenverband Edelstahl Rostfrei e. V.: bei Wagenkästen, Untergestellen, Wasserbehältern, Trittblechen, Toiletten und ganzen Bordküchen. Der Werkstoff hat Leichtbaupotenzial und bietet eine edle, kaum verwüstliche Optik.

Vielerorts werden veraltete Bahnen durch moderne Fahrzeuge ersetzt. An Bedeutung gewinnen dabei auch fahrerlose Systeme. Städte wie Barcelona, Budapest, Nürnberg Dubai, New York oder Peking setzen bereits auf diese vollautomatischen Transportsysteme. Mit der Pariser Metro führte jetzt auch die (nach London) zweitälteste U-Bahn der Welt den fahrerlosen Zug auf der Linie 1 vom Louvre bis zu den Champs-Elysées ein. Ob für täglich 750 000 Passagiere auf dieser Strecke, für 4 Millionen Pendler in Neu-Delhi oder „nur“ für täglich 560 000 Fahrgäste in Hamburg, ob mit oder ohne Fahrer: Schienenfahrzeuge mit Edelstahl Rostfrei kommen in Fahrt, berichtet der Edelstahl Rostfrei e.V. mit Sitz in Düsseldorf. Zunehmend bahne sich auch niedrig legierter Edelstahl den Weg in den Nahverkehr. Lean-Duplex-Stahl überzeuge bei der Konstruktion von kostengünstigen Vorstadtzügen durch seine – verglichen mit ferritischem Stahl – fast doppelt so hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze. Neben verbesserter Kosteneffizienz bedeutet dies bei einem Aufprall auch höhere Energieabsorption.

Alle führenden Hersteller nutzen die besonderen Werkstoffeigenschaften von Edelstahl Rostfrei für die Wagenkästen von Schienenfahrzeugen, berichtet der Interessenverband. Die einzelnen Komponenten – Seitenwand mit Fenstern und Türen, Untergestell mit Fahrzeugboden, Stirnwand und Dach – werden für den Wagenkastenrohbau verschweißt. Das Untergestell wird in Differentialbauweise aus Längs- und Querträgern sowie dem Fahrzeugboden gebaut. Bei dieser Skelett-Blech-Kombination sind sowohl die Blech-Beplankung als auch die massiven Halbzeugprofile aus nichtrostendem Stahl. Mit dem Untergestell wird das Fahrwerk – Drehgestelle oder Einzelfahrwerke, je nach Einsatzzweck – am Wagen befestigt.
Für die Außenteile von U-Bahnwagen, die in Los Angeles oder Melbourne fahren, kommt ein durch Nachwalzen zusätzlich gehärteter Edelstahl zum Einsatz. Seine hohe Festigkeit erlaubt eine geringere Materialstärke der Bleche, was unverzichtbare Kosteneinsparungen im umkämpften Schienenfahrzeugmarkt mit sich bringt. Nach Studien können bereits 10 % weniger Fahrzeuggewicht bis zu 7 % der von einer U-Bahn benötigten Energie einsparen. Die hochwertige Optik des nachgewalzten Edelstahls erübrigt eine Oberflächenbeschichtung, was zusätzlich Gewicht und Kosten einspart. Auch die normalerweise im Zwei- bis Dreijahrestakt erforderliche Neulackierung der Fahrzeuge und das Entfernen von Graffiti gehören der Vergangenheit an – dank der Korrosionsbeständigkeit und Graffitiresistenz des so behandelten Werkstoffs. Verglichen mit anderen Materialien, die für die Außenwände von U-Bahnen in Differentialbauweise verwendeten werden (wie Faserverbundwerkstoffe, Aluminium oder Stahl), steigt damit die Lebensdauer der Fahrzeuge von rund 30 auf 40 Jahre, so die Angaben der Hersteller.
Auch Hamburg und Berlin setzen auf eine neue U-Bahn-Generation mit Edelstahl Rostfrei. Der Doppeltriebwagen DT5, der höchste Sicherheitsstandards mit verbessertem Fahrkomfort verbindet, soll jetzt Zug um Zug die bisherigen Wagen in der Hansestadt ersetzen. Das Leichtbaukonzept des DT5 ist ein bewusster Beitrag der Hamburger zum Klima- und Umweltschutz. Möglich wird dies durch die hohe Dehnbarkeit und Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls, der so auch bei geringer Dicke hohe Festigkeit und Steifigkeit gewährleistet. Durch den Verzicht auf die Außenlackierung sind die Bahnen leichter zu säubern und die Instandhaltungskosten deutlich niedriger. Ein Designschliff lässt die Blechoberflächen der DT5-Außenkonstruktion seidig glänzen und macht sie unempfindlicher gegen Vandalismus. Mit einer Recyclingquote von 95 % setzt der DT5 Maßstäbe in der Nachhaltigkeit. Der guten Umformbarkeit des Werkstoffes verdankt der Zug sein charakteristisches Äußeres: Unterhalb der Fenster verbessert ein Knick im Wagenkasten die Sitzbreite von 2,58 auf 2,60 m und steigert so den Komfort für die Fahrgäste. Und trotzdem sind alle Tunnelstrecken weiterhin ohne Einschränkung befahrbar. Deutlich mehr Komfort bietet die neue Wagenkonstruktion auch durch den durchgehenden Gang durch den gesamten Zug. Ein Konzept, das auch Berlin beim Austausch der Anfang der siebziger Jahre gekauften U-Bahnwagen sukzessive umsetzt. Allerdings wollen die Berliner nicht vollständig auf ihr gewohntes U-Bahn-Gelb verzichten. Frontseiten und Türen der neuen, durchgängigen Bahnen aus gebürstetem Edelstahl sind deshalb in der Hausfarbe der Berliner Verkehrsbetriebe lackiert.
Nahtlos setzen die neuen Leichtbaukonzepte aus Edelstahl Rostfrei auch bei Straßenbahnen ihren Siegeszug fort. In Krefeld nutzen mehr als 65 000 Fahrgäste pro Tag die modernen Niederflurstraßenbahnen. Aus über 90 t nichtrostendem Stahl mit Qualitätssiegel wurden Seitenwandgerippe, Gelenke und Vorbauten gefertigt. Das futuristische Design und die durch die Leichtbauweise erzielten Kosteneinsparungen sprechen für sich. Inzwischen sind auch in Augsburg, Brüssel, Genf oder Valencia analoge Bahnen auf Strecke gegangen.
In Basel setzte sich Edelstahl in umfangreichen Belastungstests gegen andere Materialien für den Wagenkastenbau durch. Die steile, enge und kurvenreiche Straßenbahntrasse der Stadt im Dreiländereck stellte angesichts der Witterungsbedingungen hohe Anforderungen an Material und Konstruktion des Drehgestell-Fahrzeugs. Große Kräfte wirken auf die tragende Struktur des 45 m langen Gelenkfahrzeugs, das in geschweißter Rahmenbauweise gebaut wird. Hohe mechanische Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit machen auch hier Edelstahl Rostfrei zum Werkstoff der Wahl für die Wagenkastenkonstruktion.
Studien gehen laut Warenzeichenverband Edelstahl Rostfrei e. V. davon aus, dass bis zu 20 % des Nahverkehrs auf die Schiene verlagert werden. Für den rostfreien Stahl mit Warenzeichen sprechen dabei neben edlem Look eine erhöhte Lebensdauer und niedrigere Lebenszykluskosten – und damit das Argument einer hohen Nachhaltigkeit. os

35 Prozent leichter durch PUR-basiertes Sandwichmaterial

Dieselmotoren-Gehäuse

Auch bei der Eisenbahn wird über unterschiedlichste Materialsysteme nachgedacht, um Treibstoffverbrauch und -kosten zu reduzieren. Auf der Pariser JEC Messe 2012 stellte Bayer MaterialScience ein mit Partnern neu entwickeltes Sandwichmaterial auf Basis des Polyurethan(PUR)-Sprühsystems Baypreg vor, das für die Einhausung der Dieselmotoren sehr gut geeignet ist. Das in Paris gezeigte Prototypen-Bauteil ist um 35 % leichter und um 30 % kostengünstiger als das Gegenstück aus Stahl und Aluminium. Dafür wurde es mit dem JEC Innovation Award 2012 ausgezeichnet.
Die Sandwich-Struktur besteht aus einem Wabenkern mit Glasfaser-verstärkten PUR-Deckschichten. Nach dem neuen Konzept werden die Teile gleich in der 3D-Form hergestellt. Dazu wird der mit Glasmatten belegte Kern beidseitig mit dem Baypreg-System besprüht, das ein Flammschutzmittel und optional geschnittene Glasfasern enthält. Der Verbund wird in einer Form bei 130 °C verpresst und lässt sich nach 2 min entformen und entgraten.
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