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Montag • 11:30
2.12.2002
Laser putzen Schienen blitzblank
Stephanie Kowalewski

Ein Laser ist eigentlich nichts weiter als eine Lichtquelle. Doch eine, die es in sich hat, erklärt Dieter Hoffmann, Diplomingenieur beim Aachener Frauenhofer Institut für Lasertechnik.

Mit Lasern erreicht man im Gegensatz zu einer Glühlampe, die in alle Richtungen abstrahlt, eine sehr gerichtete Strahlung. Das ist auch das Besondere daran. Man kann diese Strahlung mit Hilfe einer Linse - das kann man sich wirklich so vorstellen wie ein Brennglas - eine sehr hohe Leistungsdichte erreichen indem man das Licht auf einen sehr kleinen Fleck konzentriert.

Eine Besonderheit, die heute in der Industrie schon vielfältig eingesetzt wird. So werden mit dem konzentrierten Lichtstrahl z.B. Tastaturen beschriftet und Autokarosserieteile geschweißt. Und jetzt sollen Laser, quasi als High-Tech-Putzteufel, verdreckte Schienen reinigen. Denn die Züge haben ein echtes Problem, wenn sich im Herbst eine rutschige Mixtur aus Nässe und Laub auf den Schienen breitmacht. Die Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene läßt dadurch so stark nach, dass die Räder beim Anfahren durchdrehen und sich der Bremsweg erheblich verlängert. Deshalb muss der Dreck weg.

Die älteste Methode ist einfach Sand streuen. Das führt natürlich zu Abrieb und vorzeitigem Schienen-Verschleiß. Das ist im Endeffekt ne sehr teure Methode. Dann gibt's die Methode des Wasserstrahlreinigens. Man muss natürlich dann riesige Wassertanks mit sich führen und dann mit tausend Bar die Oberflächen reinigen, führt noch Zusatzstoffe in diesem Wasser mit, die zum Teil auch die Umwelt verschmutzen. Das scheint im Moment die Methode der Wahl zu sein, hat aber deutliche Nachteile und soll halt deshalb durch den Laser ersetzt werden.

Der Laser hat den großen Vorteil, dass er nur aus Lichtenergie besteht und die Gleisreinigung so ganz ohne Chemie oder große Logistik auskommt. Ein Kunde aus Großbritannien beauftragte die Forscher des Aachener Frauenhofer Instituts, einen Laser zu entwickeln, der stark genug ist, um es mit dem Schmutzfilm auf den Schienen aufzunehmen, sagt Dieter Hoffmann.

Wir nehmen Halbleiterlaserchips die durch massive Parallelschaltung sehr hohe Leistungen bringen - bis in den 1000 Watt Bereich und führen damit einem Laserkristall Energie zu. Dieser Kristall ist in der Lage, die Energie für eine gewisse Zeit zu speichern und dann schlagartig freizusetzen.

Diese pulsartigen Laserstrahlen mit einer Leistung von bis zu 400 kW erzeugen eine sehr hohe Temperatur. Genug, um den Belag auf den Gleisen einfach zu verdampfen. Doch der für einen Laser ungewöhnliche Einsatzort trotzt den Aachener Ingenieuren noch mehr ab, sagt Projektleiter Rudolf Meier.

Die Herausforderung ist hier einen Laser zu bauen, der nicht in einem Industriegebäude steht, sondern in einem Zug integriert wird. Jeder, der mal mit einem Zug gefahren ist, weiß, dass sich ein Zug stark bewegt, dass die Gleise nicht gerade sind, es entstehen große Stöße. Für die optischen Komponenten des Lasers ist es unabdingbar, dass sie stabil feststehen und sich nicht aus ihren Positionen bewegen.

Der empfindliche Laser wurde in ein robustes Edelstahlgehäuse eingepackt, auf Stoßdämpfern aus dem Automobilbau gelagert und auf ein Versuchsfahrzeug montiert. Inzwischen ist klar:

Es geht, es funktioniert.

Doch funktionieren alleine reicht nicht. Derzeit testen die Forscher, wie sie die Geschwindigkeit des Reinigungsfahrzeuges erhöhen und dabei weiterhin eine blitzblanke Schiene hinterlassen können, sagt Dieter Hoffmann.

Wir sind bei 10 km/h. Das ist natürlich noch in den Anfängen. Wir streben für diese Servicefahrzeuge.....eine Geschwindigkeit in der Größenordnung 30 km/h an und der Idealfall....ist die Integration in das ganz normale Betriebsfahrzeug, so dass man die wertvolle Strecke auch effizient nutzt und nicht Ausfallzeiten durch Serviceleistungen entstehen.

Auch wenn ein marktreifes Produkt noch einige Zeit auf sich warten lässt - Anfragen von Bahnunternehmen weltweit gibt es schon jetzt. Sie müssten für die patente Idee allerdings recht tief in die Tasche greifen, denn solche Laserreinigungssysteme werden mehrere 100.000 Euro kosten, sagt der Entwickler Dieter Hoffmann.

Das kommt einem zunächst mal sehr teuer vor....wenn ich aber dann im Herbst immer in der Zeitung lese, dass z.B. die Stadt München alleine 1,5 Milliarden Euro investieren müsste um die herbstlichen Probleme zu beheben, nämlich die massiven Verspätungen, dann ist das doch ein recht günstiger Preis.

Link: Fraunhofer Institut Lasertechnik
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