Signifikante Massereduzierungen lassen sich durch systematische Anwendung von Leichtbaustrategien realisieren. Aus diesem Grund wurde am Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V., Stuttgart, eine methodische Vorgehensweise entwickelt, die es erlaubt, das Leichtbaupotenzial von Wagenkästen in Abhängigkeit von verschiedenen Zugkonzepten zu untersuchen. Hierbei werden Hüllen generischer Wagenkästen einer Topologieoptimierung unterzogen. Anhand der daraus resultierenden optimierten Strukturen werden konstruktionsunabhängig Abschätzungen der Wagenkastenmasse abgeleitet. Diese werden um die Massen von Ausrüstungskomponenten ergänzt, sodass die Masse eines vollausgerüsteten virtuellen Wagenkastens entsteht. In Abhängigkeit von den zulässigen Radsatzlasten werden geeignete Fahrwerke gewählt und die Teilfahrzeuge zu einem kompletten Zugkonzept kombiniert. Abschließend können in Abhängigkeit von der Wagenkastenlänge unterschiedliche Zugkonzepte hinsichtlich ihrer Leichtbaupotenziale gegenübergestellt und verglichen werden. Unter Beachtung aller vorgegebenen Anforderungen und Rahmenbedingungen weisen die Wagenkästen mit 20 m Länge das höchste Leichtbaupotenzial auf. Der Unterschied zwischen dem Einzelwagen- und dem Gliederzug ist in diesem Bereich vernachlässigbar. Die infolge der Radsatzanzahl zur Verfügung stehende Fahrzeugmasse wird sowohl beim 20-m-Wagenkasten des Einzelwagen- als auch des Gliederzugs nahezu komplett ausgenutzt. Bei längeren Wagenkästen müssen Drehgestelle vorgesehen werden, um die Überschreitung der zulässigen Radsatzlasten zu vermeiden. Für diese Konzepte ist anzustreben, den Wagenkasten unter Berücksichtigung des notwendigen Platzbedarfs so lang wie möglich zu bauen, um Leichtbaupotenziale zu erschließen. Durch die Verwendung der entwickelten methodischen Vorgehensweise kann die Wagenkastenmasse prinzipiell für jedes beliebige Zugkonzept konstruktionsunabhängig abgeschätzt werden. Die sich daraus ergebenden Massen können als Basis für die Entwicklung leichtbauoptimierter Zugkonzepte verwendet werden. Das Zugkonzept mit dem höchsten Leichtbaupotenzial gibt Aufschluss darüber, welche Wagenkastenabmessungen aus Leichtbausicht zu wählen sind.

Significant weight reductions can be achieved by systematic application of lightweight strategies. For this reason, the Institute of Vehicle Concepts of the German Aerospace Center, Stuttgart, Germany, has developed a methodological approach. It allows the lightweight potential of car bodies depending on different train concepts to be investigated. in this methodical approach, shells of generic car bodies are topology optimised. Based on the resulting optimised structures, the car body masses are estimated independent of the car body design. The car body masses are complemented by the masses of equipment components, so that the mass of a complete virtual car body can be generated. Depending on the permissible axle loads, adequate running gear is selected. The car bodies and running gear are combined to complete virtual train concepts. As a result different train concepts can be compared and evaluated regarding the lightweight potential as a function of the car body length.