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CFK-Leichtbauzug CETROVO
Der CETROVO ist ein Benchmark-Projekt des Schienenfahrzeugherstellers CRRC (China Railway Rolling Stock Corporation) zum Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) für Leichtbau-Tragwerkstrukturen in Schienenfahrzeugen. Am Beispiel einer Untergrundbahn wurden beim CETROVO neuartige CFK-Leichtbauweisen für den Wagenkasten, den Drehgestellrahmen, die Frontkabine und die Unterflurverkleidung entwickelt und als Prototyp realisiert. Die Entwicklung, technologische Realisierung und Erprobung dieser Strukturen erfolgten unter Federführung der CG Rail GmbH in Dresden.
1. CETROVO-Leichtbaukonzept
Die Masseersparnis durch den Einsatz der CFK-Tragwerkstrukturen liegt für den vollausgestatteten Zug bei etwa 13 Prozent gegenüber einem vergleichbaren Zug in metallischer Bauweise. Zudem ist der CETROVO um rund 15 Prozent energieeffizienter.
1.1 CFK-Drehgestellrahmen
Die Fahrwerke des CETROVO besitzen Leichtbau-Drehgestellrahmen in einer neuartigen CFK- Differentialbauweise aus 2 Längs- und 2 Querträgern. Deren Fertigung erfolgt hocheffizient mittels automatisierter, serienfähiger Produktionstechnologien wie etwa automatisierter Preformingverfahren mittels Flechten oder Wickeln. Der CFK-Drehgestellrahmen weist eine Masseersparnis von 50 % gegenüber einem Stahl-Äquivalent auf. Im zyklischen Test nach der Schienenfahrzeugnorm DIN EN 13749 hat der Rahmen zwölf Millionen Lastwechsel bei einem um bis zu 60 Prozent höheren Lastniveau gegenüber der normalen Betriebslast erfolgreich bestanden.
1.2 CFK-Wagenkasten
Der Leichtbau-Wagenkasten des CETROVO in CFK-Differentialbauweise weist gegenüber einer vergleichbaren Metall-Bauweise eine Masseersparnis von mehr als 30 Prozent auf. Die technologische Realisierung der CFK-Großstrukturen des Wagenkastens erfolgte mithilfe eigens weiterentwickelter Fertigungsverfahren. So wurden etwa komplexe CFK-Mehrkammer-Profile mit Wandstärken von bis zu 25 Millimeter sowie mit verschiedenen Faserarten und Faserorientierungen mithilfe eines eigens modifizierten Pultrusionsverfahrens gefertigt.
1.3 CFK-Frontkabine
Die Frontkabine wurde in einer hochintegrativen CFK-Leichtbauweise aus nur sehr wenigen CFK-Einzelkomponenten realisiert. Darüber hinaus zeichnet sich das moderne Kabinendesign u. a. durch eine vollständige Trennung zwischen Kabine und Wagenkasten ohne durchgehenden Unterrahmen aus. Insgesamt konnte eine Masseersparnis von rund 30 Prozent im Vergleich zu Frontends in Metall-Bauweise erreicht werden.
1.4 CFK-Unterflurverkleidung
Die Unterflurverkleidung weist einen CFK-Anteil an der Gesamtmasse von mehr als 90 Prozent auf und ist rund ein Drittel leichter als die Referenzausführung aus Aluminium. Hocheffiziente und reproduzierbare Fertigungstechnologien wie etwa das Pultrusionsverfahren tragen zu einer kosteneffizienten Fertigung bei.
2. CETROVO-Weltpremiere
Der CETROVO feierte seine Weltpremiere auf der InnoTrans 2018 in Berlin. Der Zug ist Teil des Gesamtvorhabens „Next Generation Metro Train“, mit dem der öffentlichen Nahverkehr leistungsfähiger und umweltfreundlicher gestaltet werden soll.
3. Auszeichnungen
Das Teilprojekt „Leichtbau-Drehgestellrahmen“ wurde 2020 mit dem ERCI Innovation Award für wegweisende Innovationsprojekte im Schienenfahrzeugsektor ausgezeichnet. Diese Ehrung wird jährlich von ERCI, der europäischen Eisenbahnclusterinitiative, verliehen.
4. Literatur
1. Ulbricht, A.: Entwicklung und technologische Umsetzung eines Schienenfahrzeugs in neuartiger Faserverbund-Leichtbauweise. ZEVrail, Jahrgang 143 Ausgabe 6-7 (2019), S. 220-227.
2. Ulbricht, A.: Schienenfahrzeug in CFK-intensiver Bauweise. Lightweight Design (2019) 2, S. 34-39.
5. Weblink
6. Einzelnachweise
[1]https://www.compositesworld.com/news/cg-rail-unveils-worlds-first-cfrp-rail-vehicle
[3]https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/leichtbau-fuer-den-schienenverkehr-a-759075/
[5]https://www.presseportal.de/pm/132093/4066097
[6]https://railway-news.com/crrc-global-release-cetrovo-carbon-fibre-metro-vehicles/