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Konzept zur Leichtbauvariante eines Prüfsystems zur Ultraschall-Eigenspannungsmessung an Eisenbahnradsätzen

 
: Allenbacher, Marc-Philipp
: Calle, Walter; Becker, Michael; Gregorio, Giuseppe di

Saarbrücken, 2017, 78 S.
Saarbrücken, Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes, Bachelor Thesis, 2017
Deutsch
Bachelor Thesis
Fraunhofer IZFP ()
Eigenspannungsmessung; Stoffleichtbau

Abstract
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein Konzept ausgearbeitet, bei dem das Prüfsystem zur Ultraschall-Eigenspannungsmessung an Eisenbahnradsätzen zu einem portablen Leichtbausystem umgestaltet wird. Zur Realisierung der Zielvorstellung wurde die separat stehende Systemsteuerung der Prüfeinheit durch ein gleichwertiges Industrie-Tablet ersetzt. Das Industrie-Tablet und eine Ion-Batterie als Energieversorgung wurden in das Prüfgerät integriert, wodurch das Gesamtgewicht von 9,2 kg auf 10,8 kg zwangsläufig erhöht wird und die Gebrauchstauglichkeit und Ergonomie der manuellen Lastenhandhabung beeinträchtigt. Da keine rechtsverbindlichen Grenzwerte zur manuellen Lastenhandhabung existieren, wurde anhand der Leitmerkmalmethode eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt, um eine geeignete Eigengewichtsgrenze festzulegen. Dabei hat sich ergeben, dass bei einer zulässigen Eigengewichtsgrenze von max. 10 kg eine Gesundheitsgefährdung unwahrscheinlich ist und die Gebrauchstauglichkeit des Prüfgerätes nicht stark beeinträchtigt wird. Durch Einsatz von Leichtbaustrategien wurde versucht, das großmögliche Gewichtseinsparpotential zu erreichen. Zur Vorauswahl geeigneter Leichtbauwerkstoffe wurde sich auf die „Methodik der Werkstoffauswahl nach Ashby" entschieden. Mit Zuhilfenahme der Software CES EduPack wurde nach einer umfangreichen Werkstoffanalyse ein Materialaustausch ausgeschlossen, da der Aufwand zu groß war und die Kosten den festgelegten Kostenrahmen überschritten. Durch konstruktive Maßnahmen konnte das Eigengewicht des Prüfgerätes von 9,2 kg auf 7,8 kg reduziert werden. In Prozentangaben ausgedrückt ergibt sich eine Reduzierung von insgesamt 15 %, wobei das Gewicht der modifizierbaren Bauteile um rund 30 % minimiert wurde. Zusammen mit der zukünftigen Zusatzausstattung wurde ein Gesamtgewicht von 9,4 kg erzielt, welches weit unterhalb der zulässigen Eigengewichtsgrenze liegt. Nachdem das Konzept einer potenziellen Leichtbauvariante vollständig ausgearbeitet wurde, sind lediglich die modifizierten Gehäusebauteile für eine Erprobung gefertigt worden, da das Gehäuse die entscheidende Baugruppe ist, welche die Funktionalität und Präzision des UER-Prüfsystems gewährleistet. Durch die Erprobung wurden Erkenntnisse über die Stabilität und die Fertigbarkeit gewonnen. Die Ergebnisse waren zufriedenstellend, da die geforderten Kriterien erfüllt wurden. Mit dem gefertigten Leichtbau-Gehäuse kann weitergearbeitet werden, um im nächsten Schritt die Funktion und Präzision der Leichtbauvariante zu testen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-497388.html