Wissenschaftspreis 2007: Mobilität

Durch die aktuell zu mehreren Patenten angemeldete selbstverstärkende hydraulische Bremse ist es möglich, Schienenfahrzeuge besonders feinfühlig und exakt zu verzögern – ohne den bisher großen Energieaufwand und das Gewicht für die pneumatische Bremstechnik.

Wissenschaftspreis 2007: Mobilität

Leicht, schnell und sparsam: Neuartige selbstverstärkende hydraulische Bremse für Schienenfahrzeuge

Am 7. Mai 2007 zeichnet der Industrie-Club Düsseldorf in Zusammenarbeit mit dem Wissenschaftszentrum Nordrhein-Westfalen in Düsseldorf den Ingenieur Dr. Christian Stammen, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS), RWTH Aachen, mit dem Wissenschaftspreis 2007 aus. Christian Stammen erhält den vom Industrie-Club Düsseldorf gestifteten Preis in Höhe von 20.000 Euro für seine innovative Forschungsarbeit „Selbstverstärkende hydraulische Bremse“. Der Wissenschaftspreis des Industrie-Clubs im Land Nordrhein-Westfalen wird dieses Jahr zum 10. Mal vergeben.

Bisher sind Schienenfahrzeuge üblicherweise mit pneumatischen (durch Druckluft betriebene) Bremsen ausgestattet. Diese setzen umfangreiche Installationen wie z. B. Kompressoren, Druckluftspeicher und -leitungen mit entsprechendem Platzbedarf und Gewicht im Zug voraus. Sie sind nur unbefriedigend regelbar und verbrauchen für die Druckluftbereitstellung viel Energie. Hydraulische Bremsen bringen zwar eine höhere spezifische Leistung, bedürfen aber ebenfalls umfangreicher Leitungsnetze. Die innovative, von Christian Stammen entwickelte selbstverstärkende Bremse benötigt keine leistungsführenden Leitungen zwischen den Waggons, sondern lediglich elektrische Steuerleitungen. Seine selbstverstärkende elektrohydraulische Bremse baut den für den Bremsvorgang notwendigen Druck selber auf, indem sie sich über einen druckerzeugenden Hydraulikzylinder am Fahrwerk abstützt. Die hohe Leistungsdichte der Hydraulik führt zu einem kompakten und leichten Aufbau, der Verzicht auf eine elektrisch oder mechanisch angetriebene Pumpe spart Energie und Gewicht. Weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass nicht die Anpresskraft der Bremsbeläge geregelt wird, sondern die Bremskraft selbst. Damit wird die gewünschte Verzögerung auch bei den im Betrieb unklaren Reibkraftverhältnissen durch die gut regelbare hydraulische Rückführung erzielt. Die große Schwierigkeit bei einem solchen Bremskonzept ist die Regelung, ohne die das Bremsprinzip instabil wäre und die Bremse aufgrund der Selbstverstärkung blockiert. Diese regelungstechnische Schwierigkeit wurde in der eingereichten Arbeit gelöst und es kann bei einem elektrischen Spannungsausfall sogar selbsttätig eine vorher frei einstellbare Verzögerung erfolgen.

Das neu entwickelte Bremssystem wird den Bau von Schienenfahrzeugen nachhaltig verbessern: es führt zu einer deutlichen Gewichtsreduktion um mehrere 100 kg pro Waggon; es ist Platz sparend und damit konstruktiv flexibel einbaubar; es spart Energie, da keine externe Betriebsleistung bereitgestellt werden muss. Im Vergleich: Während eine pneumatische Bremse mehr als 500 W Energie benötigt, kommt die selbstverstärkende hydraulische Bremse mit 21 W aus. Schnelle Ansprechzeiten und genaue Regelungsmöglichkeiten der Bremse führen zu mehr Sicherheit, selbst bei höheren Transportgeschwindigkeiten.

Die umfassende Arbeit reicht von der Simulation der neuen Bremse über die konstruktive Umsetzung des Regelungsprinzips bis hin zum Bau eines Prototyps in Zusammenarbeit mit einem namhaften deutschen Industrieunternehmen. Sie erfüllt damit das Hauptkriterium des Wissenschaftspreises, nämlich die Überführung der Grundlagenforschung in die Anwendung.

Das Bremsprinzip wird in dem durch die DFG öffentlich geförderten Projekt „EABM – Einzelrad-Antriebs-Brems-Modul“ erforscht. Seine Anwendung ist nicht auf Schienenfahrzeuge beschränkt, sondern kann auch bei Lkw und Pkw Einsatz finden. In einigen Jahren könnte die hydraulische Bremse zuerst für Schienenfahrzeuge auf den Markt kommen.

Festakt am 7. Mai 2007 ab 18:30 Uhr

Die festliche Verleihung des Wissenschaftspreises 2007 findet am 7. Mai 2007 ab 18:30 Uhr im Industrie-Club Düsseldorf, Elberfelder Straße 6, statt.

Nach den Grußworten des Vorstandsvorsitzenden des Industrie-Clubs Düsseldorf, Dr. Gustav A. von Halem, des Präsidenten des Wissenschaftszentrums Nordrhein-Westfalen, Prof. Dr. Dr. h.c. Gert Kaiser, und des Staatssekretärs im nordrhein-westfälischen Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand und Energie, Dr. Jens Baganz, stellt der Preisträger seine Arbeit vor. Den Festakt beschließt Prof. Dr. Bernd Gottschalk, Präsident des Verbands der Automobilindustrie e.V., Frankfurt am Main, mit dem Festvortrag „Automobilindustrie und Wissenschaft – Vernetzte Intelligenz für die Mobilität von morgen“.

Wissenschaftspreis 2008: Physik

Mit dem Wissenschaftspreis werden jährlich wissenschaftliche Forschungsarbeiten in wechselnden Disziplinen ausgezeichnet, die dazu beitragen, die Lücke zwischen Grundlagenforschung und der Innovation in der Anwendung zu schließen. Ab Juli dieses Jahres sind Nachwuchswissenschaftler aufgefordert, zukunftsweisende Forschungsarbeiten zum Themenfeld „Physik“ einzureichen. Es sollen Arbeiten prämiert werden, die deutlich über die eigentliche physikalische Forschung hinausweisen bzw. die bereits eine weitere praktische Umsetzung erfahren haben. Zu denken ist hier an in der Wirtschaft oder Medizin verwertbare Innovationen, z. B. für neue Messtechniken, Materialien, Simulationsverfahren, Datenverarbeitung, Elektronik, oder weiteres mehr.

Weitere Informationen:
http://www.wznrw.de/wz/veran/wispreis/wp2007.htm Unter dieser Adresse sind das Pressefoto von der Verleihung des Wissenschaftspreises 2007, die Pressemitteilung sowie Bildmaterial zur Bremse ab Dienstag, den 8. Mai 2007, 9:30 Uhr, im Internet abrufbar.