Fallbeispiel: UNIBALL-Komponente aus ADI-Gusseisen für den Eisenbahnbereich
Herstellung von Uniball aus austemperiertem Sphäroguss für DAC
(Digital Automatic Coupling)
Hintergrund und Ziele des Projekts
Im Bereich der Eisenbahnmobilität hat Zanardi Fonderie S.p.A. mit dem Projekt INNOADI die Komponente UNIBALL aus ADI-Gusseisen neu entwickelt, um eine Alternative zu den derzeit validierten Lösungen zu bieten, die durch Schweißen von Stahlkomponenten hergestellt werden.
Uniball è il componente chiave per il funzionamento dell’innovativo sistema DAC (Digital Automatic Coupling), che consente l’aggancio e lo sgancio automatico dei vagoni merci e la digitalizzazione dell’infrastruttura ferroviaria. Il suo funzionamento rende il sistema ferroviario più efficiente, sicuro, automatizzato e interconnesso
Auch die Europäische Union engagiert sich für das DAC-System (Digital Automatic Coupling) mit einem Investitionsplan, der dessen Einführung bis 2030 auf allen auf dem Kontinent verkehrenden Waggons vorsieht, um den Schienengüterverkehr im Hinblick auf Nachhaltigkeit und Digitalisierung zu revolutionieren.
Das Projekt ist Teil des Forschungsprogramms „Spoke 11 – Innovative Materialien und Leichtbau”, das vom MOST – Nationales Zentrum für nachhaltige Mobilität gefördert und von der Universität Bologna koordiniert wird.
Auswahl und Eigenschaften von ADI-Gusseisen
Mit dem Ziel, ein Material zu finden, das zur Gewichtsreduzierung von Eisenbahnkomponenten beiträgt, hat Zanardi Fonderie hochleistungsfähigen austemperierten Gusseisen (ADI), insbesondere ADI EN-GJS-1050-6/C gemäß der Norm EN 1564, als Alternative zu bewährten Stahllösungen ausgewählt.
Es handelt sich um einen Gusseisen mit ausferritischer Matrix, der durch eine Austempering-Wärmebehandlung erzielt wird. Diese verleiht ihm hohe mechanische Eigenschaften in Verbindung mit einer höheren und intrinsischen Leichtigkeit im Vergleich zu Stahl, dessen Dichte um 10 % höher ist als die von Gusseisen.
Referenz- und Anwendungsbereiche
Die Komponente ist Teil des innovativen DAC-Systems, das das automatische An- und Abkuppeln von Güterwagenermöglicht: Sie ist eine Schlüsselkomponente für die Digitalisierung der Eisenbahninfrastruktur, deren Einführung das Eisenbahnsystem effizienter, sicherer, automatisierter und vernetzter macht.
Die Komponente findet Anwendung im Schienenverkehr, insbesondere im Güterverkehr. Die durchgeführten Arbeiten lassen sich in die Bereiche Verkehr, nachhaltige Mobilität und Metallurgie einordnen, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung von Schmelz- und Wärmebehandlungstechnologien liegt.
Behobene Probleme und Vorteile
Das Projekt INNOADI hat die Validierung des Prototyps in einer industriellen Umgebung abgeschlossen und dabei folgende Vorteile erzielt:
Gewichtsreduzierung
Effektive Gewichtsreduzierung des Bauteils um 2,2 kg, teilweise aufgrund der geringeren Dichte von Gusseisen (wiegt 10 % weniger als Stahl), teilweise aufgrund der strukturellen Neugestaltung;
Weniger Emissionen
Emissionsreduktion für die gesamte Güterwagenflotte
Reduzierung des CO2-Fußabdrucks
Reduzierung des CO2-Fußabdrucks des Bauteils um 13 % durch Optimierung des Gieß- und Wärmebehandlungsprozesses
Optimierter Produktionsprozess
Optimierung des Produktionsprozesses, die eine effizientere Nutzung der Bindemittel ermöglicht und die Netto-/Bruttogewinnung des Gusses verbessert hat, was sich positiv auf die Reduzierung der Emissionen und die allgemeine Nachhaltigkeit des Produktionsprozesses ausgewirkt hat
Vereinfachter Produktionsprozess
Vereinfachung des Produktionsprozesses (Reduzierung der Produktionszeiten und Gesamtkosten) dank der Herstellung eines monolithischen Teils mit Net-to-Shape-Geometrie, wodurch die mechanische Bearbeitung optimiert und der Schweißschritt eliminiert werden konnte.
Zanardi Fonderie investiert somit weiterhin in angewandte Forschung, um technologische Innovationen in konkrete und nachhaltige Lösungen für die Mobilität der Zukunft umzusetzen. Mit INNOADI bestätigt sich ADI-Gusseisen als Protagonist eines Wandels, der auf Effizienz, Leichtigkeit und industrielle Nachhaltigkeit ausgerichtet ist.
Validierung und Perspektiven für die Implementierung von ADI-Gusseisen im DAC-System
Das Projekt INNOADI hat den Einsatz von ausgegossenem Gusseisen ADI EN-GJS-1050-6/C als Alternative zu Stahl S355 für die Komponente UNIBALL des DAC-Systems experimentell validiert. Das mit dem Net-to-Shape-Verfahren hergestellte monolithische Teil wies eine Massenreduzierung von 2,2 kg (–17,1 %) und den Wegfall der Schweißphase auf, was den Produktionsfluss vereinfachte und die Stückkosten senkte. Durch die Optimierung der Guss- und Wärmebehandlungsparameter konnte ein geringerer CO2-Fußabdruck und eine Steigerung der Netto-/Bruttorendite erzielt werden.
Finanziert durch die Europäische Union – NextGenerationEU (Nationales Zentrum für nachhaltige Mobilität, CN00000023, Dekret MUR Nr. 1033 – 17.06.2022, SPOKE 11 Innovative Materialien & Gewichtsreduzierung).
Die geäußerten Standpunkte und Meinungen sind jedoch ausschließlich diejenigen der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Union oder der Europäischen Kommission wider. Weder die Europäische Union noch die Europäische Kommission können dafür verantwortlich gemacht werden.
Fallbeispiel
Wahre Fälle, die von der Realisierung der Kundenprojekte erzählen
