Laserstrahlgeschweißte Edelstahl-Waggons kommen ins Rollen
Laserstrahlgeschweißtes Seitenwandsektion eines Schienenfahrzeuges
In Analogie zur Automobilindustrie haben sich die Hersteller von Schienenfahrzeugen das Ziel gesetzt, die Wirtschaftlichkeit, den Komfort sowie die Sicherheit Ihrer Produktpalette zu erhöhen. Bisher werden Schienenfahrzeuge vielfach in Integralbauweise aus Aluminiumstrangpreßprofilen gefertigt. Dieses Herstellungsverfahren ist zum einen aufgrund der teuren Halbzeuge sehr kostenintensiv und bietet zum anderen durch die begrenzte Profilzahl eine geringe geometrische Flexibilität im Wagenkastenaufbau.
Jetzt wird in Zusammenarbeit mit Alstom-Linke-Hofmann-Busch in Salzgitter eine Laser-Fügetechnik zur Herstellung leichter Edelstahlseitenwandstrukturen für Schienenfahrzeuge für den Personenverkehr entwickelt. Die Strukturen sind in Differentialbauweise aufgebaut. Die Seitenwände bestehen aus Profilgerippen, auf die die Außenhautbleche aufgeschweißt werden. Im Gegensatz zum ähnlichen Omnibusaufbau trägt dabei die Außenbeplankung mit. Der Vorteil: mehr Freiheit bei der Gestaltung der Waggons.
Das konventionell eingesetzte MSG- und Widerstandspunktschweißen führt besonders auf der sichtbaren Außenseite zu Verwerfungen, die nur durch aufwendige Richtarbeiten minimiert werden können.
Beim Laserstrahlschweißen mit CO2-Lasern wird der Bauteilverzug durch die systematische Anpassung der Nahtgeometrie (Entwicklung der Pendelnaht) unter Beibehaltung des erforderlichen Tragverhaltens deutlich reduziert. Die Festigkeit der angepassten Nahtgeometrien wurde in umfangreichen statischen und dynamischen Untersuchungen nachgewiesen.
Zur Auslegung von laserstrahlgeschweißten Strukturen wurde für die neue Nahtgeometrie ein 3D-FEM-Makromodell entwickelt, das mit geringem Aufwand in die bestehenden Berechnungsprogramme integrierbar ist. Der rechnerische Festigkeitsnachweis ist damit durchführbar.
Nachdem zunächst ein erster laserstrahlgeschweißter Wagenkasten von den Genehmigungsbehörden als Prototyp abgenommen wurde, wird jetzt das Verfahren in der Serienfertigung angewendet.
Dieses Forschungsprojekt wurde von der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V. und der Stiftung Stahlforschung gefördert.
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.
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