Fraunhofer IWU: 3D-Druck soll Gewicht der Kunststoffdächer von Straßenbahnen um 30 % senken

 7. Juni 2017  Andreas Krämer  

Ein Forscherteam vom Fraunhofer-Kunststoffzentrum Oberlausitz in Zittau und beteiligte Unternehmen arbeiten an einem 3D-gedruckten Kunststoffdach für Straßenbahnen, welches das Gewicht der Straßenbahnendächer um 30 % senken soll. Und es sind noch weite Verbesserungen geplant.

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Ein Forscherteam, bestehend aus Professor Sebastian Scholz, Philipp Kunze und Tobias Sauerstein, vom Fraunhofer-Kunststoffzentrum Oberlausitz in Zittau (Sachsen) arbeitet an der Entwicklung eines leichten Kunststoffdachs für Straßenbahnen. In den nächsten drei Jahren soll mit Unterstützung des 3D-Drucks ein Prototyp entstehen. Das neue Dach aus faserverstärktem Kunststoff soll vor allem zur Reduzierung des Energieverbrauchs führen. Die Straßenbahnen haben beim Bremsen und Anfahren einen zum Fahren vergleichsweise hohen Energieverbrauch. Einer der Gründe besteht in dem viel zu hohen Gewicht der Schienenfahrzeuge selbst. Die Gewichtseinsparung des Fahrzeugdaches aus dem 3D-Drucker soll sich gegenüber dem Stahldach auf 30 Prozent belaufen. Neben der Energie und Gewicht soll ebenfalls der Montageaufwand dank neuer Werkzeuge und Verfahren geringer ausfallen.

Forschungsschwerpunkte

In dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekt sind sechs Unternehmen, darunter der Waggonbauer Niesky involviert. Einer der Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer-Kunststoffzentrums bildet die Verarbeitung faserverstärkter Kunststoffe, so wurde von den Zittauer Forschern zum Beispiel die Batterieaufhängung für den Audi R8 e-tron aus diesem Spezialkunststoff entwickelt. BMW zeigte mit seiner I-Serie die Fähigkeit, faserverstärkte Kunststoffe in Serie herzustellen.

Der 3D-Druck ist der zweite Forschungsschwerpunkt mit einem Fokus auf Entwicklung und Fertigung belastbarer Produkte in Kleinserie, die für die Herstellung weder Werkzeuge noch komplexe Vorrichtungen erfordern. Laut Prof. Scholz sei der 3D-Druck in der Automobilfertigung noch nicht ganzheitlich etabliert und verweist hierbei auf den langwierigen Herstellungsprozess. Bis zu 30 Stunden würde der 3D-Druck einer Blende für Bahnscheinwerfer dauern, so Scholz, wie die „Sächsische Zeitung“ berichtet. Er arbeitet mit seinen Kollegen daran, den 3D-Druck schneller und effizienter zu gestalten, um das Interesse der Automobilindustrie an dieser zukunftsweisenden Technologie verstärkt zu wecken.

Geringere Stückzahlen als Erfolgschance für den 3D-Druck?

Produktion der Zukunft
Das Fraunhofer IWU forscht an der Produktion der Zukunft. Darunter zählt auch der 3D-Druck (Bild © Fraunhofer IWU).

Nach Einschätzung von Prof. Scholz werde sich der 3D-Druck eher im Schienenfahrzeugbau durchsetzen und nennt die nicht so hohen Stückzahlen gegenüber der Autoindustrie als Grund. Die Stückzahlen würden hier nur im zwei- bis dreistelligen Bereich liegen, weshalb der 3D-Drucker hier eher eingesetzt werden könne.

In der Luftfahrtindustrie hat sich der 3D-Druck mittlerweile fest etabliert (siehe hier über 60 Beispiele), weil hier pro Flugzeug  bereits bis zu 1.000 verschiedene Komponenten gedruckt werden und die Serienfertigung ebenfalls in deutlich kleineren Stückzahlen erfolgt als bei der Automobilindustrie.

Grundsätzlich aber gewinnt das Thema Leichtbau für die Automobilbranche rasant an Bedeutung, besonders mit Hinblick auf die Reduzierung des CO²-Ausstoßes. Künftige Fahrzeuge sollen maximal 95 Gramm CO²/km ausstoßen, doch diese Werte werden heute nur mit Kleinwagen wie dem VW Lupo erreicht.

Prof. Scholz zufolge wären kleinere Motoren eine Alternative, doch – verbunden mit den Leistungseinbußen – ist für viele Autofahrer der Leichtbau die bessere Alternative. Ein leichteres Fahrzeug führt zu einem geringeren Spritverbrauch und resultiert in einer niedrigeren CO²-Belastung. Der Leichtbau könne außerdem Arbeitsplätze in der Region sichern, da die deutschen Hersteller hier einen Wettbewerbsvorteil gegenüber ausländischen Automobilherstellern haben.

Weitere Beispiele aus diesem Bereich: In Neuseeland soll das umweltfreundliche, per 3D-Druck hergestellte Elektroauto „The Drop“ bald über die Straßen des beliebten Urlaubslandes fahren. Die Zielgruppe sind Pendler und die Reichweite mit einer Akkuladung beläuft sich auf 300 Kilometer.  Bei der Entwicklung neuer Fahrzeuge setzt der Autokonzern BMW verstärkt auf den 3D-Druck und Virtual Reality.

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