Um die Klimaziele zu erreichen, wird es auch für die Bahnindustrie immer wichtiger, Energieverbrauch und Umweltbelastung zu reduzieren. Ermöglicht wird das vor allem über weniger Gewicht an Bord, was sich insbesondere bei Hochsicherheitsteilen komplex darstellt: Ein heimisches Projektkonsortium rund um die Maschinenfabrik Liezen und Gießerei (MFL) zeigt aktuell mit einer mehrjährigen Forschung, wie bahnrelevante Sicherheitskomponenten um mehr als ein Fünftel leichter gefertigt werden können. Nun wurde das Projekt vom Bundesministerium ausgezeichnet.

Die Bahn ist zunehmend mit der Forderung nach weniger Gewicht konfrontiert. Ein anspruchsvolles Unterfangen angesichts des hohen Gefahrenpotenzials – vor allem bei Sicherheitsbauteilen. Während die internationale Bahnindustrie daher tendenziell konservativ agiert, hat ein österreichisches Forschungsprojekt unter der Leitung der MFL die Weichen für dramatische Energieeinsparungen des ohnehin umweltfreundlichen Verkehrsträgers gestellt. Seit 2019 hat der obersteirische Leitbetrieb – gemeinsam mit steirischen Forschungspartnern wie dem Österreichischen Gießerei-Institut (ÖGI) – untersucht, wie bei Herstellung und Einsatz von Gussteilen Ressourcen eingespart werden können.

Reduktion von Gewicht und CO2-Emissionen

Die Ergebnisse sind bahnbrechend – im wahrsten Sinne des Wortspiels: Die als Testbauteile untersuchten Federtöpfe, die in Drehgestellen von Hochgeschwindigkeitszügen verbaut sind, konnten um 21 Prozent (von 62 auf 49 Kilogramm) reduziert werden – bei nachgewiesen gleichbleibender Festigkeit und identer Funktion. Dadurch werden nicht nur die mit dem laufenden Betrieb verbundenen Emissionen eingespart: Die Leichtbauweise führt noch während des Herstellungsprozesses zu einer Reduktion von CO₂-Emissionen, Rohstoffen und benötigter Energie im Ausmaß von 15 Prozent.

Die Ergebnisse sind nicht nur eine Bestätigung der innovativen Herangehensweise des Konsortiums, sondern auch ein wichtiger Schritt in Richtung klimaneutrale Prozesse und Mobilität in der Schienenverkehrstechnik.

Herbert Decker, MFL

Entscheidend: Das verringerte Gewicht führt unter anderem auch zu weniger Materialverschleiß auf den Schienen – und geringerem Lärm. „Die Forschung liefert damit einen wesentlichen Beitrag zur Umwelt- und Ressourcenschonung über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg. Die Ergebnisse sind nicht nur eine Bestätigung der innovativen Herangehensweise des Konsortiums, sondern auch ein wichtiger Schritt in Richtung klimaneutrale Prozesse und Mobilität in der Schienenverkehrstechnik“, unterstreicht MFL-Geschäftsführer Herbert Decker.

Auszeichnung durch Bundesministerium

Aktuell wurde das Vorhaben vom Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort sowie dem Austrian Cooperative Research (ACR), dem Netzwerk von privaten und gemeinnützigen Forschungsinstituten, mit dem „Innovationspreis“ ausgezeichnet. Der Award wird – durch eine hochkarätige Jury – für die außergewöhnlichsten Ergebnisse in Forschungsprojekten verliehen.  „Wir sind stolz, hier einen Beitrag, der weit über die gesetzlichen Vorgaben hinausgeht, leisten zu dürfen – und uns einmal mehr als umweltbewusster Öko-Innovationspartner zu positionieren. Die Auszeichnung ist der Verdienst unserer hochinnovativen Mitarbeiter“, betont der MFL-Geschäftsführer.

Guss in 3D-gedruckte Sandformen

Innovationskern der Forschung sind Spannungsanalysen und Topologie-Optimierungen auf Basis der – von der MFL zur Verfügung gestellten – Prozess- und Anforderungsdaten. Heißt: „Gemeinsam mit unseren Projektpartnern konnten wir auf Basis eines computergestützten Berechnungsverfahrens die ideale Gestalt der Bauteile ermitteln. Diesen Entwurf haben wir in eine fertigbare Geometrie umgesetzt – und schließlich in einer 3D-gedruckten Sandform abgegossen“, vereinfacht MFL-Projektinitiator und Gießereileiter Peter Fuchs.

Die Konstellation aus maschinenbaulichen, werkstoff- und gießtechnischen Kompetenzen ist in dieser Form einzigartig.

Peter Fuchs, MFL

Er betont: „Die Optimierung dieser sicherheitsrelevanten Bauteile erfordert höchste interdisziplinäre Präzision. Die Konstellation aus maschinenbaulichen, werkstoff- und gießtechnischen Kompetenzen ist in dieser Form einzigartig.“ Die MFL baue laut Fuchs „mit diesem und weiteren Projekten ihren Status als kompetenter Partner für hochinnovative Engineering-Lösungen für Stahlgussanwendungen am internationalen Markt weiter aus“.

Überführung in Produktion

Die Entwicklung, die maßgeblich von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Rahmen des ÖGI-Projekts „Inno Up“ unterstützt wurde, soll so rasch wie möglich direkt in die reale Produktion umgesetzt werden. Dafür wurde ein weiterführendes Projekt gemeinsam mit den gleichen Projektpartnern gestartet. „Mit dieser Innovation wird ein wesentlicher Beitrag zur Sicherung des Produktionsstandortes Österreich geleistet“, betont MFL-Geschäftsführer Decker.