ACR Innovationspreis 2021 geht an ACstyria Partnerunternehmen

Ein Federtopf für Schienenfahrzeuge in Leichtbauweise, gegossen in 3D-gedruckten Sandformen: Im FFG-geförderten Forschungsprojekt „InnoUp“ hat das ACR-Institut ÖGI zusammen mit 18 Unternehmenspartnern den Innovationsprozess komplett neu aufgestellt. Die Gussbauteile werden digital unterstützt so designt, dass sie bei gleichbleibender Sicherheit und Funktionalität weniger Material benötigen, leichter sind und daher sowohl bei der Herstellung als auch beim Einsatz über die gesamte Lebensdauer weniger Energie verbrauchen. Die in Zusammenarbeit mit Maschinenfabrik Liezen (MFL) und SinusPro entwickelte Technologie wurde mit dem ACR Innovationspreis 2021 ausgezeichnet.

Kann man digitale Technologien wie etwa den 3D-Druck in der Gießerei dazu nutzen, Energie und Ressourcen einzusparen? Das ÖGI – Österreichisches Gießerei-Institut aus Leoben kann diese Frage inzwischen mit einem eindeutigen „Ja“ beantworten. Am Beispiel eines Federtopfes für Schienenfahrzeuge hat das ÖGI, in Zusammenarbeit mit der Firma SinusPro, den Design-Prozess neu aufgestellt und das Gewicht des Hochsicherheitsbauteils um über zwanzig Prozent reduziert. Bereits in der Produktion werden die CO2-Emissionen durch den reduzierten Materialeinsatz und das geringere Gewicht um rund fünfzehn Prozent gesenkt. Während des Betriebes werden sich durch die Leichtbauweise weitere Einsparungen ergeben, da weniger Antriebsenergie für die Fahrzeuge benötigt wird. „Wir können am Beispiel des Federtopfs zeigen, wie wir digitale Technologien dazu nutzen, unsere ambitionierten Klimaziele zu erreichen“, sagt Eduard Koppensteiner, Leiter der Abteilung Eisenguss beim ÖGI. „Das gemeinsam erarbeitete Wissen steht allen KMU zur Verfügung, die damit Zugang zu neuen Technologien bekommen.“

Das Testbauteil für das ÖGI waren in diesem Projekt Federtöpfe: Federtöpfe bestehen aus Stahl, halten das Federbein und sind in jedem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs vier Mal verbaut. Üblicherweise werden solche Gussbauteile den Spezifikationen von Kunden entsprechend entwickelt. Im Projekt „InnoUp“ ging das ÖGI gemeinsam mit der Maschinenfabrik Liezen (MFL) und SinusPro einen anderen Weg: Ausgehend von Funktion und Raumbedarf bzw. Lage des Bauteils im Fahrzeug wurde der Federtopf auf diese Anforderungen hin geplant und optimiert. Es wurden nur die Materialmengen eingesetzt, die zur Erreichung der Kraftübertragung notwendig sind – ohne jedoch bei Qualität und Sicherheit Abstriche zu machen.

Um das Optimum an Materialeinsatz bzw. Dichte zu bestimmen, ließen die Projektpartner einen Algorithmus entwickeln, der Anforderungen, Einbau-Bedingungen und Materialeigenschaften so in Beziehung setzt, dass die ideale Gestalt eines Bauteils berechnet werden und in 3D-gedruckten Sandformen gegossen werden kann.

Mit dem Projekt konnte das ÖGI zeigen, dass auch bei Sicherheitsbauteilen, die den allerhöchsten Anforderungen genügen müssen, ressourcenschonende und anforderungsgerechte Bauweisen in Gusstechnik möglich sind. Die Erkenntnisse des Projekts sind auf weitere Fahrzeugkomponenten anwendbar und ein wesentlicher Beitrag für die Konkurrenzfähigkeit des österreichischen Maschinenbaus. 

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