Die Zahl der Bahnpassagiere wächst seit 2004 stetig. Damit steigt auch die Bedeutung neuer Technologien für den Schienenverkehr.
Wie sieht wohl die Eisenbahn der Zukunft aus?
Die World Rail Market Study, die laufende Marktstudie der UNIFE (Union des Industries Ferroviares Européennes,) des Interessenverbandes der europäischen Eisenbahnindustrie zeigte ein deutliches Wachstum des Marksegments für das rollende Eisenbahnmaterial.
Zwischen 2013 und 2015 machte dieses Segment 34 Prozent des 159 Milliarden Euro schweren globalen Eisenbahnmarktes aus. Es wuchs von allen Marktsegmenten am schnellsten. Die UNIFE-Studie prognostiziert ein weiteres Wachstum auf 185 Milliarden Euro im Zeitraum von 2019 bis 2021, wobei Westeuropa mit 3,1 Prozent pro Jahr das stärkste Wachstum aufweisen wird. Um im globalen Wettbewerb weiter mithalten zu können, fördert die Europäische Union eine ganze Reihe von Forschungsprojekten.
Mat4Rail entwickelt konstruktive Lösungen für die europäischen Eisenbahnen
Eines davon ist Mat4Rail, eine Kooperation zwischen deutschen und weiteren europäischen Forschungseinrichtungen. Neben Forschungsteams der Universität Bremen und des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) sind auch Teams aus Spanien, Belgien, Schweden und der Schweiz beteiligt. Insgesamt besteht das Mat4Rail-Konsortium aus 16 Partnern. Neben fünf Forschungsinstituten nehmen auch kleine und mittlere Unternehmen teil
Die Wissenschaftler der Uni Bremen und des Fraunhofer-Instituts beschäftigen sich mit der Entwicklung schwer entflammbarer Leichtbaukomponenten. „Das Mat4Rail-Projekt erlaubt es uns, innovative Matrixsysteme im Hinblick auf ihr Brandverhalten in Kombination mit Kohlenstoff-, Glas- und Basaltfasern intensiv zu untersuchen und zu optimieren“, erläutert Projektleiter Professor Bernd Mayer. Auf das Bremer Vorhaben entfällt eine Fördersumme von rund 500 000 Euro über eine Laufzeit von zwei Jahren, während das Gesamtprojekt Mat4Rail mit 3,5 Millionen Euro dotiert ist.
Im Fokus von Mat4Rail: Neue Verbundwerkstoffe
Die Wissenschaftler arbeiten an den Grundlagen für die Designs der nächsten Eisenbahngeneration. Ein Ziel der Forschungen ist, Metallkomponenten in Waggons und Lokomotiven durch Bauteile aus faserverstärkten Polymeren zu ersetzen, um Gewicht zu sparen. Angestrebt wird eine Gewichtsersparnis von bis zu 30 Prozent. Zudem erfüllen die heute gebräuchlichen Kunst- und Verbundwerkstoffe nicht mehr die Schutzvorschriften zum Brandschutz und zur Vermeidung toxischer Dämpfe im Fall von Feuer. Außerdem sollen Kapazität und Passagierkomfort durch den modularen Aufbau des Innenraumdesigns von Eisenbahnwagen verbessert werden.
Mat4Rail umfasst daher zwei Arbeitsbereiche. Einmal sollen faserverstärkte Polymere entwickelt werden, die allen eisenbahnbezogenen Sicherheitsvorschriften, die nötigen mechanischen Eigenschaften aufweisen und kosteneffektiv herzustellen sind. Dazu gehören auch Verbindungsstücke und Tragekonstruktionen sowie neue Zugangstüren.
In einem Arbeitspaket geht es um die Entwicklung entsprechender Harze, die Auswahl geeigneter Fasern sowie um die Herstellung erster Werkstoffproben. Ein zweites Arbeitspaket untersucht geeignete Lösungen, um die neuen Bauteile aus faserverstärkten Polymeren mit Teilen aus anderen Verbundwerkstoffen sowie aus Metall zu verbinden. Das dritte Arbeitspaket umfasst Tests mit den neuen Materialien. Im letzten Arbeitspaket untersuchen Forscher neue Rohmaterialien, Entwurfslösungen und Herstellungsverfahren für neue Waggontüren.
Der zweite Arbeitsbereich beschäftigt sich mit neuen Innenraumdesigns. Dabei untersuchen Wissenschaftler die Defizite des gegenwärtig genutzten rollenden Materials im Hinblick auf Modularität und auf den sich verändernden Bedarf der Passagiere über die dreißig bis vierzig Jahre, die Eisenbahnwagen üblicherweise in Dienst sind. Dieser zweite Bereich beinhaltet lediglich drei Arbeitspakete. Das erste enthält Entwicklungsarbeiten zu neuen elektronischen Bordsystemen, das zweite konzipiert neue Passagiersitze, und das dritte sucht nach Entwürfen für zukünftige Führerstände.
Mat4Rail ist Teil größerer Forschungsanstrengungen
Die Europäische Union hat im Rahmen seines „Horizon 2020“-Programms eine so genannte public-private partnership aus der Traufe gehoben, bei der öffentliche Forschungseinrichtungen und die Industrie gemeinsam nach Lösungen suchen. Dieses „Shift2Rail Joint Undertaking“ soll die Arbeiten koordinieren und vorantreiben. Mat4Rail ist dabei eines von zusammen 31 Programmen unter dem Dach dieser Partnerschaft, mit denen die EU hofft, die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Eisenbahnindustrie zu stärken und gleichzeitig dem realen Wachstum im Bahnverkehr positiv Rechnung zu tragen.
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