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Nov 30, 2023

Leichter Drehgestellrahmen aus Kohlefaser

Die recycelten Kohlefaser-Drehgestelle werden nun einer umfassenden Reinigung unterzogen

Die Drehgestelle aus recycelter Kohlefaser werden nun umfangreichen Tests auf dem 3,5 Millionen Pfund teuren Prüfstand des Institute of Railway Research an der University of Huddersfield unterzogen

Universität Huddersfield

Bild: Prüfstand des Institute of Railway Research (IRR).mehr sehen

Bildnachweis: University of Huddersfield

Drehgestelle für Schienenfahrzeuge aus recycelten Kohlefasern könnten für Betreiber zu erheblichen Einsparungen führen, da eine Gewichtsreduzierung um 50 Prozent eine enorme Reduzierung des Gleisverschleißes sowie der Energie- und Wartungskosten bedeutet. Nun wird ein Forschungsteam der University of Huddersfield umfassende Tests durchführen, um sicherzustellen, dass das Konzept sein Potenzial entfalten kann.

Die Universität ist Sitz des Instituts für Eisenbahnforschung (IRR). Das Unternehmen ist einem Konsortium beigetreten, zu dem ELG Carbon Fiber Ltd, das kosteneffektive Methoden zur Rückgewinnung von Kohlenstofffasern aus Produktionsabfällen und Altbauteilen entwickelt hat, und Alstom Transport, ein Hersteller und Instandhalter von Schienenfahrzeugen sowie Sensoren und Verbundwerkstoffe, gehören Gruppe, Universität Birmingham. Das Konsortium wählte Magma Structures als bevorzugten Hersteller. Magma hat Carbon-Verbundmasten für einige der größten Superyachten der Welt und spezielle Carbonrohre für die stark regulierte Offshore-Industrie hergestellt.

Das Rail Safety and Standards Board (RSSB) startete einen Fahrzeugdynamik-Wettbewerb und das optimierte, leichte Drehgestellrahmenprojekt aus Kohlefaser ging als Gewinner hervor, so dass 1,25 Mio. £ Fördermittel für die Entwicklung und Herstellung eines Prototyp-Drehgestells für ein Schienenpersonenfahrzeug bereitgestellt wurden . Das IRR der University of Huddersfield half bei der Spezifikation und es wird von Magma unter Verwendung recycelter Kohlenstofffasern von ELG gebaut.

Anschließend wird es im ersten Halbjahr 2019 vom IRR in seiner branchenführenden Anlage namens HAROLD (Huddersfield Adhesion and Rolling contact Laboratory Dynamics rig) getestet. Der Prozess wird mehrere Monate dauern und einen Ermüdungstest mit einer Million simulierter Lastzyklen umfassen.

„Dies ist das erste Mal, dass recycelte Fasern für einen Drehgestellrahmen verwendet wurden“, sagte David Crosbee vom Institut, Experte für Schienenfahrzeugdynamik und leitender Ingenieur für die Testphase des Projekts.

Die Verwendung von Kohlefaser im Gegensatz zu Stahl werde Vorteile haben, darunter geringere Wartungskosten und Gewichtsreduzierung, was niedrigere Gleiszugangsgebühren bedeute, fügte er hinzu.

„Wir werden die Steifigkeit des Rahmens charakterisieren und die Ergebnisse unserer Tests nutzen, um das Design zu validieren“, sagte Herr Crosbee.

„Der Prozess wird in einer kompletten Drehgestellbaugruppe gipfeln, die auf der Rollenanlage des Instituts läuft, und wir werden mit einigen dynamischen Tests abschließen.“

Weitere potenzielle Vorteile von Kohlefaser werden ebenfalls untersucht. Das Team der Sensors and Composites Group an der University of Birmingham wird faseroptische Dehnungs-/Temperatursensoren in die Kohlefaserstruktur des Drehgestells einbauen und so eine eingebettete Zustandsüberwachung ermöglichen.

Das optimierte, leichte Karbonfaser-Drehgestellrahmenprojekt wurde bei den JEC 2018 Composites Awards in Paris zum Gewinner der Kategorie „Schiene“ gekürt. Damon Roberts, technischer Direktor von Magma Structures, nahm die Auszeichnung im Namen des Konsortiums entgegen und sagte: „Eisenbahnbetreiber sind bestrebt, die mit Gleisschäden verbundenen Kosten sowie den Zeit- und Finanzaufwand für die regelmäßige Wartung der Drehgestelle und Aufhängungseinheiten der Eisenbahnwaggons zu reduzieren. Die Verwendung von recyceltem Material.“ Kohlefaser ist ein wichtiger Aspekt dieses Designs und trägt nicht nur dazu bei, Verbundwerkstofflösungen zu einer attraktiven Wahl zu machen, sondern bringt auch den Vorteil mit sich, Abfall zu reduzieren. Zu den Vorteilen des Rahmens zählen unter anderem eine Gewichtsreduzierung um mindestens 50 % sowie eine geringere Abnutzung und Wartung der Kette. Um die Gesamtkosten der Verbundlösung zu senken, werden großvolumige Fertigungstechniken eingesetzt.“

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