WV Stahl ehrt fünf stahlharte Ideen 14. Jun 2018 Stefan Asche

Sieger des Stahlinnovationspreises 2018 ausgezeichnet

Die Wirtschaftsvereinigung Stahl, der wirtschaftspolitische Verband der Stahlindustrie in Deutschland, vergibt seit 1988 alle drei Jahre den „Stahlinnovationspreis“. Gestern wurden die jüngsten Preisträger in fünf Kategorien bekanntgegeben.

Ballast Wheel System erleichtert das Montieren von Radgewichten
Foto: John Deere

Hochgeschwindigkeitszug der Zukunft: Forschungsprojekt Next Generation Train
Foto: DLR

Neue Fuß- und Radwegbrücke in der ökologisch hoch sensiblen Auenlandschaft
Foto: Quirin Leppert

Die BEER BOX – Grill, Tisch, Feuerkorb, Flaschenöffner, Getränkekiste oder Hocker – ein Alleskönner.
Foto: Wirtschaftsvereinigung Stahl

Turbinenstator und -rotor
Foto: Leibniz Universität Hannover

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In der Kategorie „Produkte aus Stahl“ wurde das Unternehmen John Deere für sein „Ballast Wheel System“ ausgezeichnet. Es ermöglicht dem Fahrer eines Traktors erstmals Radgewichte aus Stahl schnell und einfach an die Felgen zu montieren. So wird eine perfekte Ballastierung möglich, ohne den Anbauraum der Front- oder Heckhydraulik zu blockieren. Die Radgewichte können mit einem Gabelstapler in wenigen Minuten montiert bzw. demontiert werden. Der hierfür notwendige Gewichtsscheibenträger aus Stahl ist an Vorder- und Hinterrädern montiert und verbleibt immer an den Felgen. Auf diesen Träger können dann je nach Bedarf die Gewichtsscheiben montiert werden. Durch die Verwendung von Spannverschlüssen ist dies ohne spezielles Werkzeug möglich. Ein weiterer Vorteil ist die Montage durch nur eine Person. Aufgrund des niedrigen Schwerpunkts werden Fahrkomfort und Fahrsicherheit des Traktors deutlich erhöht.

In der Kategorie „Forschung und Entwicklung“ setzte sich das Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt durch. In seinem Projekt „Next Generation Train“ (NGT) hat es sich der Fragestellung angenommen, wie sich die Crashsicherheit der Doppelstock-Mittelwagen eines Hochgeschwindigkeits-Personenzugs verbessern lässt. Bei dem neu entwickelten Konzept sind die Crashkomponenten – anders als bei den meisten konventionellen Systemen – vollständig in die Wagenkastenstruktur integriert. Zentrale Komponenten sind mehrere, auf der Höhe von Untergestell, Mittelboden und Dach in Längsrichtung angeordnete Crashabsorber, die jeweils aus einem zylindrischen Rohr und einer Matrize bestehen. Im Crashfall werden die Rohre durch die sich verjüngenden Querschnitte der Matrizen gepresst. Hierbei wird eine umlaufende plastische Verformung der Rohre erzeugt und das Energieaufnahmevermögen des verwendeten hochmanganhaltigen Stahls bestmöglich ausgenutzt. Dieser Werkstoff weist eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig außerordentlich hoher Verformbarkeit auf.

Sieger in der Kategorie „Stahl im Bauwesen“ wurden die drei Münchner Büros J2M Architekten, Bergmeister Ingenieure sowie &structures. Ausgezeichnet wurden sie für die behutsame Planung und gestalterisch gelungene Realisierung des „Isarstegs Nord“, einer Fuß- und Radwegbrücke in Freising. Nicht die direkte Verbindung, sondern ein Stegverlauf mit Verzweigungen, der den Eindruck eines den Naturkräften folgenden Baumstamms vermittelt, charakterisiert die Architektur des aufgestelzten, insgesamt 160 m langen Brückenbauwerks. Dazu passt auch die Wahl von wetterfestem Baustahl als besonders natürlich anmutendem Baustoff, der in Form eines kielförmigen torsionssteifen Hohlkastens im Verbund mit dem Brückendeck aus Stahlbeton in immer gleicher Höhe von 1,20 m das Primärtragwerk bildet. Um die Materialeffizienz zu optimieren, ist die Brücke mit einer maximalen Spannweite von 58 m in integraler Bauweise und als biegesteifes Rahmentragwerk ohne Fugen und Gleitlager konstruiert. Alle Bauteile – Überbau sowie die wie zufällig angeordneten Treppen, Rampen und Stützen – sind monolithisch miteinander verbunden und übernehmen tragende Funktion bis hin zu den unregelmäßig und wie zufällig angeordneten Auflagern. Mit der Verwendung des unbehandelten Stahls, dessen Patina das Bauwerk viele Jahrzehnte ohne Wartung zuverlässig vor Korrosion schützt, und der werkstoffgerechten Konstruktion mit wenigen sich wiederholenden Details erweckt der Isarsteg den Eindruck konstruktiver Qualität, linienhafter Leichtigkeit und robuster Eleganz.

In der Kategorie „Stahl Design“ setzte sich die Firma höfats aus Unterthingau mit ihrer „Beer Box“ durch. Dessen Grundidee ist einfach: Das Format der Bierkiste bleibt – der Werkstoff wird ausgetauscht. Die Box ist somit die stählerne Antwort auf die handelsübliche Getränkekiste. Und sie hat eine erweiterte Funktionalität, ohne komplexer zu werden. Ausgangsmaterial ist Blech aus 2 mm starkem wetterfestem Baustahl. Dieser Werkstoff hat die Eigenschaft, dass er mit seiner Korrosion eine festhaftende Schutzschicht ausbildet. Diese Patina wirkt lebendig und schützt den darunter liegenden Stahl vor weiterer Korrosion. Nach einem vorgegebenen Schnittmuster werden die Bleche per Laser geschnitten und anschließend gekantet. Zwei identische Blechzuschnitte und ein Bodenblech werden zu der Getränkekiste zusammengeschweißt. Auch wenn die Beer Box puristisch erscheint, so ist sie trotzdem ein idealer Werbeträger. Firmenlogos können bereits bei der Fertigung mit ausgelasert werden. Mit dem dazugehörenden Grillrost und dem Auflagebrett ist die Box komplett. Sie ist stapelbar, auch in Kombination mit handelsüblichen Getränkekisten. Grill, Tisch, Feuerkorb, Flaschenöffner, Getränkekiste oder Hocker – ein Alleskönner.

Den Sonderpreis „Klimaschutz mit Stahl“ hat das Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik der Leibniz Universität Hannover gewonnen. Es wurde ausgezeichnet für eine neu entwickelte Turbinen-Generatoreinheit. Ein vielversprechender Ansatz, den Gesamtwirkungsgrad konventioneller Nutzfahrantreibe zu erhöhen ist die Nutzung der im Abgas enthaltenen Restwärme durch einen nachgeschalteten thermodynamischen Kreisprozess. Als besonders geeignet gilt der nach dem Physiker William Rankine benannte Organic Rankine Cycle, kurz ORC. Bei dem Prozess wird ein flüssiges, organisches Arbeitsmedium unter erhöhtem Druck in einen Wärmetauscher gepumpt und durch Abwärme verdampft. In einer Expansionsmaschine wird der Dampf entspannt und potenzielle Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Danach kühlt der Dampf in einem Kondensator soweit ab, dass er sich wieder verflüssigt. Die vom Institut entwickelte und als Prototyp gefertigte Turbinen-Generatoreinheit ermöglicht es, diese bislang vorwiegend in großtechnischen Anlagen eingesetzte Technologie auch in Lkw zu nutzen. Um ein niedriges Gewicht bei kompakter Bauweise zu erreichen, wurde der Expansionsteil der Baugruppe als einstufige, axiale Impulsturbine ausgeführt. Der direkt an die Turbinenstufe gekoppelte Generator liefert elektrische Energie für Nebenaggregate der Fahrzeuge. Der Stator der Turbine besteht aus dem nichtrostenden austenitischen Edelstahl der Sorte 1.4305, der die geforderte mechanische Zuverlässigkeit des druckbeanspruchten Bauteils sicherstellt. Für die Rotorwelle findet ein weichmagnetischer Vergütungsstahl der Sorte 1.6582 Verwendung, der hohe Anforderungen an Festigkeit und Zähigkeit erfüllt. Prüfstandversuche belegen die Leistungsfähigkeit der Turbinen-Generatoreinheit. So wurden eine Spitzenleistung der Turbine von 7,6 kW und ein Wirkungsgrad von 57 % erzielt. Dies entspricht einer potenziellen Einsparung von Kraftstoff in Höhe von 3 %.

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