Effizienz durch Leichtbau: AddGLEIS

Für leichtere Züge im Schienenverkehr: Durch die Kombination verschiedener additiver Fertigungsverfahren entwickeln Forschende der Berliner Hochschule für Technik (BHT) ein automatisiertes Anlagensystem zur Leichtbauweise für Schienenfahrzeuge.

Ein Gelenkroboter trägt geschmolzenes Kunststoffgranulat auf einem großflächigen Substrat auf.
Ein Gelenkroboter trägt bei dem 3D-Druckverfahren geschmolzenes Kunststoffgranulat schichtweise auf.Bild: Otto Behrend

Energieeffizienz gewinnt in allen Wirtschaftsbereichen an Bedeutung. Für den Schienenverkehr ist dabei die Weiterentwicklung von Leichtbauverfahren von zentraler Bedeutung, um sowohl den Personen- als auch den Güterverkehr leichter und damit energieeffizienter zu machen. Genau daran arbeitet ein Forschungsteam um Prof. Dr. Nicolas Lewkowicz, Design mechatronischer und optischer Systeme, am Fachbereich VII der Berliner Hochschule für Technik (BHT) im Projekt „Entwicklung additiv gefertigter Leichtbaustrukturen für den Einsatz in Schienenfahrzeugen (AddGLEIS)“.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines roboterbasierten Anlagensystems, das den additiven Fertigungsprozess von Leichtbaustrukturen vollständig automatisiert. Additive Fertigungsverfahren sind Verfahren, bei denen Material schichtweise aufgetragen wird, wie zum Beispiel beim 3D-Druck. Diese Verfahren nutzen die geometrische Flexibilität und die verbesserte Materialausnutzung, um die Bauweise zu optimieren und lokale Unterauslastungen zu reduzieren.

Der Mix macht‘s

Der Clou des Projekts: Die Forschenden kombinieren drei verschiedene additive Fertigungsverfahren.

  • Fused Granular Fabrication, ein 3D-Druckverfahren, bei dem Kunststoffgranulat geschmolzen und durch eine Düse aufgetragen wird
  • Wire Arc Spraying, ein Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen, bei dem drahtförmige Materialien versprüht werden
  • Cold Spray, bei dem pulverförmiges Material mit hoher Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Oberfläche gespritzt wird

Die erzeugte Verbundstruktur nach dem Sandwich-Prinzip soll zu einer deutlichen Gewichtsreduktion führen. Eine KI-basierte Überwachung des Prozessergebnisses ermöglicht eine kontinuierliche Qualitätssicherung.

Das Projekt AddGLEIS läuft bis Ende 2025. Projektpartner sind die Technische Universität Berlin in Kooperation mit dem Fraunhofer IPK, FKS Maschinenbau GmbH und Photon Laser Manufacturing GmbH. Das Projekt wird durch das Land Berlin über das Programm Pro FIT mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung 2021 - 2027 kofinanziert.

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