Gewichtsoptimierte Triebkopfhaube

Wie viel Gewicht kann man mit alternativen Werkstoffen und Fertigungsverfahren in einem Schnellzug einsparen, ohne dabei die Produzierbarkeit zu vernachlässigen? Ein Leichtbau- und Fertigungskonzept für einen solchen gewichtsoptimierten Schnellzug entstand im Projekt »Blue Train« in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Voith Engineering Services GmbH.

Bei der Materialauswahl kombinierte man die Fertigungsvorteile von Glasfaser und Aluminiumschaum. Die vordere Bugnase des insgesamt 6,80 Meter langen Modells ist aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gefertigt – einem Material, das heute schon häufig zum Einsatz kommt. Beim eigentlichen Triebkopf sind die Entwickler allerdings neue Wege gegangen: Hier wurde mit Aluminiumschaum in Sandwichbauweise gearbeitet. Dieses Verfahren bringt neben Gewichtsvorteilen die nötigen Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit oder Temperaturbeständigkeit mit sich. Mit der speziellen Sandwichstruktur des Materials ist eine Gewichtseinsparung von 20 Prozent gegenüber der konventionellen Fertigung aus GFK oder Aluminium möglich – bei gleicher Steifigkeit.

Eine besondere Herausforderung lag in der Entwicklung einer geeigneten Technologie für die Formgebung. Bisher war es nicht möglich, das Material wirtschaftlich und den Anforderungen der Zielbranche entsprechend umzuformen. Aus diesem Grund haben sich die Wissenschaftler gegen das konventionelle Tiefziehen entschieden und setzten stattdessen Prägewerkzeuge ein. Die finale Endkontur wird erst im Schäumprozess eingestellt.

Damit wurde nicht nur ein wirtschaftliches Verfahren für die Formgebung des Aluminiumschaums entwickelt, zusätzlich konnten auch die Werkzeugkosten um ca. 60 Prozent gesenkt werden.