FVK in Schienenfahrzeugen –Chancen und Herausforderungen für funktionsintegrierte Ansätze

Wissenschaftstag 2009 - DLR Braunschweig

Dr. Jan Prockat

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Bombardier

� Konzernzentrale in Montréal, Kanada

� Rund 66.900 Mitarbeiter weltweit (am 31. Januar 2009) Umsatz im letzten Geschäftsjahr (Ende: 31. Januar 2009): 19,7 Mrd. USD

� 96% des Umsatzes außerhalb von Kanada

� Notiert an der Börse in Toronto (BBD)

49%51%

Umsätze nach Produktmärkten

Transportation

Aerospace

49% 51%

Aerospace Transportation

Umsätze nach Mitarbeitern

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Bombardier TransportationÜberblick

� Weltmarktführer in der Schienenverkehrstechnik mit dem umfassendsten Produktportfolio

� Weltweiter Hauptsitz: Berlin, Deutschland

� In über 60 Ländern vertreten

� Über 100.000 Schienenfahrzeuge von Bombardier sind rund um den Globus unterwegs

Mitarbeiter*

Produktions-/

Engineeringstandorte

Service-Center

Umsatz **

Auftragsbestand*

34.200

56

21

9,8 Mrd. US-Dollar

24,7 Mrd. US-Dollar

* per 31. Januar 2009

** Geschäftsjahr (Ende 31. Januar 2009)

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Gesamtumsatz in 2009: MUSD $ 9.756

73%

10%3%14%

Bombardier TransportationUmsatz nach Bereichen

Europa

Asien-Pazifik Nordamerika

Andere

Geschäftsjahr (Ende 31. Januar 2009)

16%

68%

16%

Fahrzeuge

Service Systeme und Signaltechnik

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Einsatz von FVK in Schienenfahrzeugen1970

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FVK in Schienenfahrzeugen – Status I

� Verkleidungsbauteile

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FVK in Schienenfahrzeugen – Status II

� Halbstrukturelle Bauteile

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FVK in Schienenfahrzeugen – Status III

� Strukturbauteile

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Gegenwärtig genutzte Fertigungstechnologien für FVK in Schienenfahrzeugen

� Hand lay-up:Kleinere Serien, Low-Cost Fertigung, Teilgrößen nicht limitiert

� Vakuum Prozesse:Mittlere Seriengrößen, auch Low-cost Fertigung möglich, Teilgrößen nicht limitiert

� RTM:Mittlere Seriengrößen, auch Low-cost Fertigung möglich, Teilgrößen nicht limitiert

� SMC:Große Serien, komplexe Geometrien, Oberflächen teilweise integriert, Teilgrößen max. 2.5 m x 2.0 m

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FVK in Schienenfahrzeugen – AnforderungsprofileStrukturbauteile

� Primäre Anforderungen– Kosten

– Gewicht

– Struktureigenschaften

� Sekundäre Anforderungen– Brandschutz

– Funktionsintegration

• Lasteinleitungen ( statisch, dynamisch)

• Thermische und akustische Eigenschaften

• Elektrische Eigenschaften ( EMC, Erdung, Blitz)

– Konstruktive und fertigungstechnische Eigenschaften

– Reparatur, Wartung und Entsorgung (LCC)

Gewicht Struktur

Kosten

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FVK Bauteile in ScienenfahrzeugenFunktionsintegration Status

Gegenwärtig werden die eingesetzten FVK Bauteile kaum auf Funktionsintegration optimiert+ Halte und Tragfunktion

+ Luftführung

+ Kabelführung

- Isolierung,

- Struktureigenschaften,

� Vorteile der Funktionsintegration werden nicht in einer gesamtheitlichen Betrachtung ermittelt

� Entwicklungskompetenz von FVK-Strukturen bei den Fahrzeugherstellern oft nicht ausreichend vorhanden

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Funktionsintegration an einer WC Basisplatte

� Struktur (Sandwich)

� Schnittstellen zu Wänden

� Antirutsch

� Abriebfest

� Türführung

� Kontur für WC-Element

� Drainage

� Auflager für Tankrahmen

� Isolierung, thermisch

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Beispiel für StrukturbauteileFVK CAB-Verkleidung

Struktureigenschaften der FVK-CAB Verkleidung werden zur Zeit nur noch geringfügig genutzt. Grund dafür ist die Umsetzung der neuen TSI Crash durch Realisierung massiver metallischer Crashstrukturen.

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Modularisierung von Strukturbauteilen

� Einfache, kleinere Geometrien erlauben größere Auswahl an Fertigungsverfahren

� Dadurch bessere Reproduzierbarkeit der Eigenschaften� Modularer Ansatz bietet höhere Reparaturfreundlichkeit

in Zusammenarbeit mit:

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Weitergehende Ansätze für Strukturbauteile

� Komplettwagenkästen– Modulare Bauteile

– Volle Erfüllung des Anforderungsprofils

– Substitution einiger Eigenschaften metallischer Wagenkästen notwendig

– Klarer Vorteil bei Primär-anforderungen muss erreichbar sein

– Gesamtkonzept muss validiert werden

– Akzeptanz bei Betreibern

� Drehgestellrahmen-und Komponenten

� Kurze Wagenkastenmodule für neue Fahrzeugkonzepte

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Summary

� FVK werden im Schienenfahrzeugbau seit Jahren erfolgreich eingesetzt

� Nichtstrukturelle und zunehmend auch teilstrukturelle Bauteile

� Strukturelle Anwendungen werden zukünftig verstärkt zum Einsatz gelangen um Kosten-, Gewichts- und Strukturanforderungen zu optimieren

� Zur Einführung von großen FVK-Strukturbauteilen ist ein gesamtheitlicher Ansatz notwendig

� Einführung von FVK Großstrukturen gelingt nur wenn klarer Vorteil für Hersteller und Betreiber vorhanden

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