Konzeptentwicklung für die Fertigung von speziellen Behältern für Sandungssysteme

Abstract

Kurzzusammenfassung In Schienenfahrzeugen werden zur Erhöhung der Reibung zwischen Rad und Schiene Sandungssysteme eingesetzt. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Konstruktion und Fertigung der Sandbehälter im Fahrzeug, welche bisher als Schweißkonstruktionen ausgeführt werden. Es wird untersucht, ob es ein geeignetes Kunststoffverarbeitungsverfahren gibt, das Kostenvorteile gegenüber den Schweißkonstruktionen aufweist. Zuerst erfolgt eine Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise von Sandungssystemen. Anschließend werden allgemeine Anforderungen und Konstruktionsvorgaben für Sandkästen aufgezeigt. Es folgt die Vorstellung von zwei konkreten Projekten - ein Schnellbahnund ein Straßenbahnprojekt -, auf die sich die weiteren Überlegungen beziehen. Danach werden verschiedene Kunststoffverarbeitungsverfahren vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eignung zur Herstellung von Sandbehältern bewertet. Abschließend werden Konzepte der zwei am besten geeigneten Verfahren zu den beiden Projekten erstellt und eine Kostenabschätzung durchgeführt. Das Rotationsformverfahren stellt sich bei entsprechenden Stückzahlen als kostengünstigste Möglichkeit zur Herstellung von Sandkästen heraus. Die erstmalige Umsetzung und Bestätigung dieses Konzeptes erfordert eine einmalige Investition in ein Werkzeug, um einen Prototypen herstellen und die mechanische Prüfung nach EN 61373 durchführen zu können.

Abstract In rail vehicles, sanding systems are used to increase friction between the wheels of the vehicle and the rail. The subject of this thesis is the design and production of sandboxes used in these sanding systems. A current state-of-the-art sandbox is a welded construction. The research issue here is whether there are polymer processing methods which are suitable for sandbox construction and also result in a cost benefit when compared to welded constructions. After a description of the structure and functionality of sanding systems, general requirements and design specifications for sandboxes are discussed. Following this two specific projects are presented (one regional-railway- and one tramway-project), on which all further considerations here are based. In the next section several polymer processing methods are introduced and assessed as to their suitability for sandbox manufacturing. The two most suitable methods are then used for creating concepts (including cost estimates) for the aforementioned two projects. In conclusion, rotational moulding emerges as the most cost effective method (based on sufficient quantities) for sandbox production. The first implementation (and with it the confirmation) of this concept necessitates a one-time investment in a mould to enable the production of a prototype and mechanical testing according to EN 61373.