Ziel des Projekts war die Neuentwicklung des Rohbaus einer Niederflur-Straßenbahn durch den Einsatz von innovativen Lösungen in der Konstruktion und in der Fertigung. Die methodische Vorgehensweise sah im ersten Schritt die Analyse des aktuellen Rohbaus und den Vergleich mit alternativen Lösungsansätzen tragender Strukturen aus den Bereichen des Schienenfahrzeugbaus, des Kraftfahrzeugbaus und des Schiffbaus vor. In einem zweiten Schritt wurde ein übergeordnetes Konzept zur Modularisierung auf Strukturebene (Rohbau) und Modulebene (Seitenwand) definiert, bei dem die Profile der tragenden Struktur untereinander mit Hilfe von großflächigen Knoten-Elementen verbunden werden. Verschiedene Konzepte für die Knotenelemente wurden in der daran anschließenden Konzeptphase erstellt und bewertet. Der endgültige Lösungsansatz sieht den Einsatz mehrerer tiefgezogener großflächiger Knoten vor, die mit der tragenden Außenbeplankung und mit den innenliegenden Profilen verschweißt werden. Durch die komplexe Geometrie des Tiefzieh-Knotens und durch das Gleichbauteilkonzept der Seitenwand konnten sowohl die Teileanzahl als auch die Teilevielfalt der Seitenwand drastisch reduziert werden. Die Geometrie der Tiefzieh-Knoten und der zugehörigen Werkzeuge wurden mit Hilfe der Finite Elemente Simulation in enger Abstimmung mit den Lieferanten entwickelt und optimiert. In der folgenden Phase der Validierung wurden Prototypwerkzeuge hergestellt, Prozessparameter ermittelt und die fertigen Bauteile hinsichtlich Form und Festigkeit qualifiziert. Zur Sicherstellung eines zuverlässigen Korrosionsschutzes wird die Struktur aus nichtrostendem austenitischem Stahl kathodisch tauchgrundiert und mittels Spaltabdichtung und Innenhohlraumkonservierung behandelt. Die Verifizierung des Konstruktions- und Fertigungskonzepts erfolgte anhand von Prototypen der gesamten Seitenwand, des Untergestells und der Stirnwand. Durch den innovativen Einsatz von komplex geformten, großflächigen Tiefzieh-Knoten aus austenitischem nichtrostenden Stahl konnten die Teileanzahl und Teilevielfalt der Seitenwand und des gesamten Rohbaus deutlich verringert und die Vorteile des Stahls hinsichtlich Gestaltungsmöglichkeiten, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit optimal genutzt werden.
Innovatives Konstruktions- und Fertigungskonzept für Straßenbahn-Rohbau
2009
7 Seiten, 16 Bilder, 14 Quellen
Conference paper
German
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