Konstruktionsmethodik faserverstärkter Komponenten für Light Rail Vehicles

Abstract

Light Rail Vehicles (LRV) sind ein bedeutender Bestandteil eines rasant wachsenden Marktes im öffentlichen Verkehrswesen. Die Bezeichnung "Light Rail" verweist bereits auf die entscheidende Bedeutung von Gewichtseffizienz in diesem Bereich. In diesem Kontext sind faserverstärkte Verbundwerkstoffe herausragende Materialien, da sie eine außergewöhnlich hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit pro Dichte bieten, obwohl sie gleichzeitig zu den kostenintensiveren Optionen zählen. Doch der Kostenfaktor ist nur ein Teil der Gleichung.Die Entwicklungsstrategie, der gesamte Lebenszyklus eines Light Rail Vehicles und die komplexen Herstellungsprozesse haben einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtkosten. In dieser dynamischen Branche ist es von entscheidender Bedeutung, Lösungen zu finden, die nicht nur kostengünstig, sondern auch effizient und nachhaltig sind. Die Hauptzielsetzung dieser Masterarbeit besteht darin, die Schlüsselfaktoren für eine kostengünstige und zugleich effiziente Konstruktionsmethodik für faserverstärkte Kunststoffe umfassend zu beleuchten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), der aufgrund seiner weitreichenden Anwendungsmöglichkeiten in Straßenbahnen besonders relevant ist. Die Arbeit wird sich intensiv mit Themen wie Geometrieoptimierung, Materialauswahl, Leichtbaukonzepte und Kostenaspekte befassen.Die Implementierung eines robusten Konstruktionszyklus sowie die Berücksichtigung spezifischer Konstruktionsmerkmale tragen nicht nur zur Standardisierung von Komponenten bei, sondern reduzieren auch die gesamte Prozessdauer und die Produktionskosten erheblich. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen eine Vielzahl von Anforderungen und Einschränkungen berücksichtigt werden. Nur wenn diese vollständig verstanden werden, können innovative Lösungen entwickelt werden. Diese Lösungen verbessern die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von LRVs weiter und unterstützen zugleich die Nachhaltigkeitsziele dieser wichtigen Branche.

Light Rail Vehicles (LRVs) are a significant part of a rapidly growing market in public transportation. The term "light rail" already emphasizes the crucial importance of weight efficiency in this field. In this context, fiber-reinforced composite materials are outstanding materials as they provide exceptionally high specific stiffness and strength per density, although they are also among the more expensive options. However, the cost factor is only part of the equation.The development strategy, entire life cycle of an LRV, and complex manufacturing processes have a significant impact on the overall costs. In this dynamic industry, it is crucial to find solutions that are not only cost-effective but also efficient and sustainable.The main objective of this master’s thesis is to comprehensively examine the key factors for a cost-effective and efficient construction methodology for fiber-reinforced plastics. A specific focus is on glass fiber-reinforced plastic (GFRP), which is particularly relevant due to its widespread application possibilities in trams. The work will extensively deal with topics such as geometry optimization, material selection, lightweight construction concepts, and cost aspects.The implementation of a robust construction cycle and the consideration of specific construction features contribute not only to the standardization of components but also significantly reduce the overall process duration and production costs. To achieve this goal, a variety of requirements and constraints must be considered. Only if these are fully understood can innovative solutions be developed. These solutions further improve the efficiency and cost-effectiveness of LRVs while supporting the sustainability goals of this important industry.