Entwicklung eines Konstruktionsprinzips zur Herstellung des Rohbaus von Wagenkästen in Integralbauweise für den Schienenfahrzeugbereich

Abstract

Die vorliegende Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit der Firma engineering office Trommeshauser GmbH (eoT) und behandelt ein neuartiges Konstruktionsprinzip zur Herstellung des Wagenkastenrohbaus von Schienenfahrzeugen in Integral-Stahlbauweise, dem sogenannten Zip Fastening Design (ZFD). Entwicklungsgegenstand ist ein Selbstfixierungssystem für die Vormontage der ZFD-Systemkomponenten für den anschließenden Fügeprozess durch Laserschweißen. Zur Abschätzung der benötigten Fügekraft zum Erreichen der Selbstfixierung und der dabei entstehenden plastischen Verformungen wird ein Finite Elemente Methode (FEM)-Simulationsmodell entwickelt, mit dem in einer strukturmechanischen Mehrschrittanalyse der gesamte Fügeprozess dargestellt werden kann. Ziel ist es, bei einer definierten Fügekraft eine Mindesthaltekraft zu erreichen, damit auch bei leicht ruckartigem Anheben des ZFD-Wandmoduls im selbstfixierten Zustand die Verbindung bestehen bleibt. Füge- und Mindesthaltekraft werden durch die vorgegebenen Toleranzen stark beeinflusst, wobei fertigungsübliche Toleranzfelder verwendet werden, um eine wirtschaftliche Herstellung der Bauteile zu gewährleisten. Die Ermittlung eines geeigneten ZFD-Systems erfolgt mit der TRIZ-Methodik nach Livotov und Petrov. Die prinzipiellen Lösungen werden mit Argumentenbilanzen vergleichend dargestellt. Durch eine gewichtete Punktbewertung wird abschließend die am besten geeignete Lösung identifiziert und vorgestellt.