Auch wenn die Erkenntnis nicht ganz neu ist, so wirken die Krisen der jüngsten Zeit wie ein Booster: Die Zukunft der Mobilität muss zwingend sicherer, effizienter und vor allem nachhaltiger werden. Unter anderem deswegen investieren zahlreiche Institutionen und Unternehmen in Forschungsprojekte für die konstruktive Optimierung und Neuentwicklung von Komponenten und digitalen Systemen. Im Vordergrund stehen dabei eine optimierte Kreislaufwirtschaft und der ressourcenschonende Betrieb der Fahrzeuge, sowohl im Hochgeschwindigkeits-, als auch im Güter- und Nahverkehr. Der renommierte Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler aus dem fränkischen Herzogenaurach setzt dabei nicht nur auf die Neuentwicklung von Komponenten, sondern auch auf digitale Lösungen.

Kugeln statt Rollen: revolutionäres Radsatzlager TwinTandem

Als ausgewiesene Spezialisten für hochwertige Wälzlagerlösungen entwickeln die Experten von Schaeffler aktuell ein neuartiges Radsatzlager-Konzept und kündigen in diesem Zusammenhang einen Innovationssprung im Schienenverkehr an. Das unter dem Namen TwinTandem laufende F&E Projekt soll Leistungspotenziale eröffnen, die den Betrieb und die Wartung signifikant positiv beeinflussen werden. Die zentrale Innovation des TwinTandem Innenlagers besteht im Einsatz von Kugellagerungen mit deutlich reduzierter Reibung. Sie ermöglichen selbst bei hohen Drehzahlen ein niedriges Temperaturniveau, was wiederum zu einer nachhaltigen Verlängerung der Lebensdauer der eingesetzten Fette und somit des gesamten Radsatzlagers führt.

„Das TwinTandem ist derzeit eines unserer vielversprechendsten Entwicklungsprojekte“, erklärt Dr. Michael Holzapfel, Senior Vice President Business Unit Rail - Industrial Europe bei Schaeffler. „Mit dem Einsatz von Kugellagern ermöglichen wir eine erhebliche Verbesserung des Schienenverkehrs in Bezug auf Laufleistung und Wartungsintervalle. Unseren Berechnungen, Validierungen und Tests zufolge sprechen wir von einer zu erwartenden Lebensdauer von bis zu drei Millionen Kilometer – eine echte Innovation, insbesondere für den Hochgeschwindigkeitsverkehr.“

Lasst Zahlen sprechen

Unterfüttert werden diese Prognosen mit durchaus beeindruckenden Zahlen. So ergaben umfangreiche Studien mit dem Schaeffler Berechnungstool Bearinx unter anderem eine Gewichtsreduzierung des TwinTandem von bis zu 20 Prozent im Vergleich zu einem klassischen Kegelrollenlager. Die geometriebedingte Reibungsreduzierung soll sogar bei 55 Prozent liegen. Daraus ergibt sich gegenüber Innenlagern mit Rollen eine prognostizierte CO2-Reduktion von mehr als 1,1 Tonnen pro eine Million gefahrene Kilometer und Lager bei typischer Beanspruchung. Und auch diese Zahl vermag zu beeindrucken: Der Einsatz des TwinTandem bei innengelagerten Radsätzen ermöglicht eine Gewichtsreduzierung des Drehgestells von bis zu 30 Prozent und damit einen geringeren Ressourcenverbrauch und eine Entlastung für das Schienennetz.

Dass hinter all diesen Zahlen Substanz steckt, belegt die Auszeichnung mit dem Best Paper Award beim World Congress of Railway Research in Birmingham im Juni 2022.

Und es geht noch mehr

Das Erreichte scheint den Experten von Schaeffler aber noch nicht genug. Derzeit arbeiten sie bereits an Maßnahmen, um das TwinTandem hinsichtlich Effizienz und Nachhaltigkeit noch weiter zu optimieren. Zentrales Element dieser Bemühungen ist das eingesetzte Material. Um die Reibung weiter zu minimieren und die Lebensdauer der Fette zu maximieren, wird über die Verwendung hochwertiger Keramik für die Herstellung der Wälzlager nachgedacht. Unter den Aspekten Klimaschutz und Nachhaltigkeitsziele soll perspektivisch auch der Einsatz von grünem Stahl eine wichtige Rolle spielen. Und um dem allgegenwärtigen Thema Digitalisierung – Stichwort: zukunftsfähiger Schienenverkehr – Rechnung zu tragen, soll die Lager-Kennzeichnung mittels Data Matrix Code (DMC) erfolgen.

DMC sei Dank: ortsfeste Messdaten für die Diagnose von Lagern

Der DMC soll in Verbindung mit dem international anerkannten und herstellerunabhängigen Schnittstellen-Standard GS1 EPCIS den Datenaustausch zwischen Komponentenhersteller, OEM und Bahnbetreiber ermöglichen. Mithilfe des DMC können unter anderem fahrzeugindividuell erfasste Daten von stationären Sensoren den im Zug verbauten Lagern zugeordnet und für deren digitale Zustandsdiagnose verwendet werden. Für Schaeffler kein ganz neues Thema, hat man doch bereits genau dieses Verfahren im Rahmen eines Pilotprojekts mit der Stadler Rail AG als Hersteller und einem Schweizer Bahnbetreiber erfolgreich getestet. Zentrale Anlaufstelle für die gegenseitige Bereitstellung von Produktions-, Betriebs- und Wartungsdaten der Komponenten ist dabei die Datenbank des European EPC Competence Centers, europäischer Marktführer für Lösungen und Services rund um den Electronic Product Code (EPC). Den großen Vorteil dieser Verknüpfung mit der streckenseitigen Datenerfassung sieht Schaeffler darin, dass ein aussagefähiges Condition Monitoring auch ohne Nachrüsten eines separaten Sensorsystems im Fahrzeug möglich ist.

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