Das Fraunhofer ILT arbeitet mit Industriepartnern wie der Deutschen Bahn an einer mit KI- und 3D-Druck-Lösung, um sicherheitsrelevante Funktionen in der Bahntechnik besser überwachen zu können. Das Projekt „SenseTrAIn“ soll die Zukunft der Wartung und Instandhaltung bei der DB Systemtechnik GmbH verbessern und für mehr Sicherheit sorgen. Außerdem soll der Austausch von noch funktionierenden Komponenten in starren Wartungsintervallen vermieden werden.

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Fraunhofer ILT LogoDas BMWi fördert mit dem Projkt SenseTrAIn eine effiziente Methode zur Überwachung sicherheitsrelevanter Funktionen in der Bahntechnik. Seit September forscht das Fraunhofer ILT mit Industriepartnern wie der ME-Meßsysteme GmbH, der vedisys AG und der DATAbility GmbH an der Zukunft der Wartung und Instandhaltung bei der DB Systemtechnik GmbH. Sensoren im Fahrgestell und den Türen eines Personenzugs könnten per 5G Kontakt zum SAP System der Deutschen Bahn AG aufnehmen und Defekte bevor sie entstehen melden. So lassen sich Verzögerungen im Betriebsablauf vermeiden und noch funktionsfähige Komponenten müssten nicht mehr in starren Wartungsintervallen ausgetauscht werden. Bis 2024 soll ein KI-gestütztes Sensor-System für den Schienenverkehr entwickelt werden.

Details zum Projekt SenseTrAIn

Das additive Verfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) ermöglicht durch schichtweises Aufbauen die Integration elektronischer Komponenten wie Sensoren und Aktoren während des 3D-Drucks metallischer Bauteile. Vernetzt und kontrolliert von einer KI soll das fertige System künftig selbst signalisieren, ob, wann und wo ein Austausch oder eine Reparatur notwendig wird. Die Deutsche Bahn arbeitet außerdem an einem Ersatzteillager für 3D-gedruckte Bauteile.

Simon Vervoort, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ILT, ist sich sicher:

„Wir erhielten den Zuschlag vom BMWi, weil das Gesamtpaket, gepackt von unseren Projektteilnehmern, stimmt.“

Im Rahmen des Verbundprojekts soll eine gesamtheitliche Lösung zur drahtlosen und kontinuierlichen Zustandsüberwachung sensorintegrierter, additiv gefertigter Bauteile entstehen. Von der Sensorik bis zur Meldung in der SAP der Deutschen Bahn AG.

Für die DB Systemtechnik GmbH war es besonders wichtig, dass sich die Entwicklung zum problemlosen Retrofit eignet, mit der eine einfache und kosteneffiziente Nachrüstung möglich ist. Auch der Wunsch nach einer kabellosen Datenübertragung lässt sich mit 5G schnell und einfach realisieren.

AM Bremssattel mit integrierter Sensorik zur Messung von Bremskraft- und Temperatur
Wenn die Technik reibungslos funktioniert, wird die Entwicklung im Alltagsbetrieb getestet (im Bild: AM Bremssattel mit integrierter Sensorik zur Messung von Bremskraft- und Temperatur)(Bild © Fraunhofer ILT, Aachen).

Einsatzbereiche

Zu den Einsatzfeldern zählen Türmechanik, Primär- und Schlingerdämpfer sowie vor allem Radsatzlagerdeckel, die Radlagergehäuse abschließen. Bei diesem kritischen Bauteil steigt die Temperatur bei erhöhter Belastung und es droht Verschleiß. Mit in den Deckel integrierten Temperatur- und Beschleunigungssensoren könnten Probleme frühzeitig erkannt werden. KI kombiniert mit Sensoren macht das Erkennen und weiterverarbeiten leichter.

Eine KI braucht eine große, valide Datenbasis. Dazu nutzen die Wissenschaftler das TrainLab der Deutschen Bahn Technik GmbH, um die neue Sensortechnik unter realistischen Alltagsbedingungen zu testen und mit den Daten wird die KI trainiert. Wenn die Technik reibungslos funktioniert, wird die Entwicklung im Alltagsbetrieb getestet.

 per LPBF gedruckter Demonstrator mit gedrucktem Messgitter inklusive Leiterbahnen
Ein Praxisdemonstrator wird auf der formnext 2021 ebenfalls zu sehen sein (im Bild: per LPBF gedruckter Demonstrator mit gedrucktem Messgitter inklusive Leiterbahnen)(Bild © Fraunhofer ILT, Aachen).

Auf der formnext 2021 stellen die Beteiligten vom 16. bis zum 19. November auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand den aktuellen Stand in Halle 12.0, Stand D41 vor. Ein Praxisdemonstrator wird ebenfalls zu sehen sein. Das per LBPF additiv gefertigte Bauteil mit eingebrachter Sensorik zeigt anschaulich, wie diese neue Technik funktionieren kann.

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