Im Foyer der era-contact GmbH in Bretten sind sie ausgestellt und wirken, fast mannshoch, wie Skulpturen einer Kunstgalerie: Zugkupplungen aller Art. Auf dem Bahnhof fallen sie dem Betrachter selten ins Auge, da sie an den Zügen nur ein kleines Detail darstellen – ein Detail, von dem viel abhängt. Schließlich erfolgt über sie die Strom-, Signal- und Datenversorgung. Beim Kuppelvorgang werden die Kupplungen mit hoher Kraft zusammengeschoben und automatisch verbunden. Trotz der dabei auftretenden extremen Belastung haben sie hohe Standzeiten: \“Unsere Kupplungen sind auf 30 Jahre Lebensdauer ausgelegt\“, erklärt Dr.-Ing. Thomas Paral, der bei der era-contact GmbH die Abteilung Entwicklung & Konstruktion leitet und Mitglied im Führungsteam des Unternehmens ist.
Kein Kopf-an-Kopf-Rennen
Die elektrische Schnittstelle zwischen zwei Wagen ist seit jeher ein Flaschenhals für die Fahrzeugelektrik. Die Haupt- und Subsysteme im Wagen stellen zum Teil erheblich unterschiedliche Anforderungen an die Signalübertragung. Die Schnittstelle muss Signale auf kleinstem Raum störungsfrei weitergeben. Die Übertragung findet dabei außerhalb des Wagens statt und ist somit den rauen Umgebungsbedingungen auf der Schiene ausgesetzt. Die Realisierung einer prozesssicheren Datenübertragung stellt insofern einen sehr hohen Planungs- und Hardware-Aufwand dar. Die ersten elektrischen Kupplungen wurden einst für die Stromversorgung der Fahrzeugbeleuchtung am Zugverband eingesetzt. Mit der Elektrifizierung des Zugverbands war es möglich, einzelne Kontrollsignale an den Wagenführer zu melden. Heutzutage werden über Bussysteme Kontroll- und Kommunikationssignale übertragen, u.a. von Bremsen, Motoren, Fahrwerk (Traktion), Türen, Klima-, Beleuchtungs- und Fahrgastinformationsanlagen. Vor allem die Ansprüche dieser Bussysteme treiben die Entwicklung der Elektrokupplungen voran. Diesen hohen Anforderungen an die Entwicklung musste sich auch das CAD-System stellen. \“Bis 2003 hatten wir Pro/E mit Pro/Intralink als Datenbank, allerdings gab es häufig Probleme mit der Stabilität und dem Service. Deshalb entschlossen wir uns, ein neues CAD-System einzuführen\“, erklärt Dr. Thomas Paral. Zur Auswahl standen Pro/E mit Wildfire, AutoCAD Inventor und SolidWorks. \“Das Wichtigste war für uns die intuitive Bedienung und eine hohe Akzeptanz bei den Anwendern. Aus diesem Grund beraumten wir eine Testphase mit einem Fragebogen an. Jeder Anbieter stellte uns sein System nach einer kurzen Einlernphase zur Verfügung. Anschließend arbeitete jeder Mitarbeiter aus der Konstruktion mit seinen alltäglichen Anforderungen an diesem System und gab seine Bewertung ab.\“
Prozesskette der Konstruktion
Ein wichtiger Aspekt bei der Entscheidung für das 3D-CAD-System war das Ziel, Datenredundanz zu vermeiden. Einmal in der Konstruktion erzeugte und geprüfte Daten sollten in den weiteren Stationen CAM und CAE möglichst direkt genutzt werden. Damit erhöht sich die Effizienz und Fehlerquellen werden ausgeschlossen. \“Die Unterstützung, die wir bei der Umsetzung dieses Ziels von dem SolidWorks-Partner Solidpro erfuhren, war einfach genial\“, urteilt Dr. Thomas Paral. So kam man im CAM-Bereich auf die Lösung Solid Machinist von EdgeCAM, einem SolidWorks \’Certified CAM Product\‘. Teile und Baugruppen werden direkt geladen, ohne Umweg über einen Übersetzer. Alle im Bauteil enthaltenen Informationen können somit CAM-seitig zur Bearbeitung genutzt werden. Im CAE-Bereich ist man gerade daran, ebenfalls ein integriertes Produkt einzuführen: E3.series von CIM-Team. Für diese Anwendung stehen verschiedene 3D-Schnittstellen zur Datenübergabe an 3D-Verkabelungs-Software zur Verfügung.
Mehr als 3D
\“Da wir SolidWorks Office einsetzen, verfügen wir standardmäßig über eine Verkabelungsfunktion mit dem enthaltenen Routing- und Harnessing-Modul. Dahingehende Anforderungen haben wir naturgemäß sehr häufig. Das Tool erleichtert unsere Arbeit. Ähnlich verhält es sich mit CosmosWorks. Das Analyse-Werkzeug hilft uns, Gehäuse- und Einzelteilsteifigkeiten zu prüfen und Materialkosten zu senken. Wir möchten dem Kunden zukünftig nicht nur das reine Kontaktsystem, sondern das Gehäuse mit dem gesamten Kabelbaum zur Bauraumfreigabe zur Verfügung stellen. Damit können wir für eine sichere Signalübertragung sorgen, vom Kontaktkopf bis zum Leitungsende\“, erläutert Dr. Thomas Paral. Das CAD-System ermöglicht hier die Konsistenz- und Toleranzprüfung mit den entsprechenden Hilfsmitteln.
