Wagenkasten für Metro-Triebwagen effizient simuliert

Schienenfahrzeuge profitieren besonders dann von Leichtbau-Wagenkästen, wenn sie im Nahverkehr mit regelmäßigem Beschleunigen und Abbremsen unterwegs sind. Bei Siemens Urban Transport wurde daher für einen Metro-Triebwagen die traditionelle, konstruktionsgetriebene Konzeptentwicklung für einen Wagenkasten in einen neuen, simulationsgetriebenen Entwicklungsprozess transformiert. Das verkürzte die Durchlaufzeit, denn die maßgebenden Einflussgrößen werden gleich zu Beginn in der Konzeptphase definiert und anschließend direkt in ihren Designvarianten simuliert. Die Simulation basiert auf der Finite-Elemente-Methodik mithilfe von Schalenmodellen und ist an die CAD-basierte Konstruktion gekoppelt. Die Berechnung der Schalenmodelle ist meist zeitaufwändig, hier hat Siemens neue Verfahren eingeführt, die unter anderem das CAD-Basismodell modular und parametrisiert aufbauen, was zu großen Effizienzsteigerungen bei den Berechnungen führt. Im Vergleich zu einem Referenzwagenkasten aus reiner 3-D-Topologieoptmierung ohne Schalentheorie ließ sich bei der Wagenkastenstruktur eine Gewichtseinsparung von 32 Prozent realisieren, bei geringfügig verbesserten Schaleneigenschaften.