Die “Schwingungskiller“ im Eiskanal

Der Rodelsport ist seit 1964 Olympiadisziplin und bereits seit 1955 finden in dieser Sportart Weltmeisterschaften statt. Die Rennrodler aus Deutschland waren bisher besonders erfolgreich und führen die Nationenwertungen an. Da jedoch über den Erfolg in der Kunsteisbahn oft nur Sekundenbruchteile entscheiden, rücken neben den Leistungen der Sportler auch die Schlitten immer stärker in den Fokus der Akteure.

Dabei gilt es am Rodelschlitten Schwingungen zu dämpfen, die Masse von Bauteilen zu reduzieren und die Betriebssicherheit zu erhöhen. Mit diesen Zielstellungen gehen nun Forscher der Technischen Universität Chemnitz gemeinsam mit dem Thüringer Schlitten- und Bobsportverband e.V. (TSBV) im Transferprojekt „Hochfeste Aluminiumwerkstoffe mit maßgeschneiderten Dämpfungseigenschaften für Rennrodelschlitten im Leistungssport“ an den Start.

Die Wissenschaftler profitieren dabei von den bisherigen Ergebnissen des Sonderforschungsbereich 692 „Hochfeste aluminiumbasierte Leichtbauwerkstoffe für Sicherheitsbauteile“ (HALS), den die Deutsche Forschungsgemeinschaft seit 2006 an der TU Chemnitz fördert und in dem das Transferprojekt angesiedelt ist.

Hauptaugenmerk der Werkstoffwissenschaftler und Sportingenieure gilt jetzt den sogenannten „Böcken“ eines Rennrodels. Der vordere und hintere Bock verbinden als Querträger die rechte und linke Kufe mit der Sitzschale. Üblicherweise kommen hier Schweißkonstruktionen aus Stahl zum Einsatz. Diese Bauteile unterliegen im Eiskanal hohen dynamischen Beanspruchungen.

„Permanente und regellose Anregungen zwischen Schiene und Eisoberfläche versetzen das Gesamtsystem Rodelschlitten-Rennrodler in Schwingung“, erläutert der Sprecher des Chemnitzer SFB und Inhaber der Professur Werkstoffwissenschaft, Prof. Dr. Martin F.-X. Wagner. Sein Kollege Prof. Dr. Stephan Odenwald von der Professur Sportgerätetechnik ergänzt:

„Diese Schwingungen verschlechtern die Lenkbarkeit und das Beschleunigungsvermögen des Schlittens und führen somit einerseits zu einer verringerten Leistungsfähigkeit. Andererseits beeinflussen sie die Betriebssicherheit des Rennrodels.“ Eine systematische und werkstoffgerechte Weiterentwicklung der Böcke unter Berücksichtigung der Anforderungen Dämpfung, Massereduktion und Betriebsfestigkeit fanden laut Aussage der Wissenschaftler bisher nicht statt.

Die Chemnitzer Wissenschaftler wollen nun den traditionellen Stahlwerkstoff erstmalig durch ultrafeinkörnige Aluminiumwerkstoffe ersetzen. Diese UFG-Werkstoffe fanden bisher kaum technische Anwendung. „Die Ursache dafür liegt meist darin, dass sie nur vergleichsweise kostenintensiv in kleinen Mengen und Abmessungen hergestellt werden können“, sagt Wagner. „Im Spitzensport bietet sich allerdings eine gute Möglichkeit, derartige neue Hochleistungswerkstoffe einzusetzen, da hier keine großen Stückzahlen nötig sind“, versichert Odenwald. Im Fokus der Sportgerätetechnik können deshalb Kleinstserien mit maßgeschneiderten Leistungsprofilen stehen.

Im Chemnitzer Transferprojekt werden außerdem gemeinsam mit dem TSBV in Oberhof Methoden zur Bewertung der Funktionalität des Sportgeräts entwickelt und getestet. Das Transferprojekt wird bis Juni 2018 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 440.000 Euro gefördert.

„Am Ende der Förderperiode soll ein Kenntnisstand erarbeitet sein, der es erlaubt, ein dynamisch beanspruchtes Bauteil am Schlitten sowohl betriebsfest auszulegen als auch unter vollständiger Ausschöpfung des vorhandenen Leichtbaupotentials prototypisch umzusetzen“, sagt Wagner. Ein besonderer werkstoffwissenschaftlicher Fokus liege dabei auf der Erforschung des mikrostrukturabhängigen Dämpfungsverhaltens der verwendeten UFG-Werkstoffe.

„Wenn wir unsere ehrgeizigen Transferprojektziele erreichen und große Verbesserungen mit unseren Werkstoffen hinbekommen, dann fahren vielleicht demnächst unsere hochfesten Werkstoffe bei den Olympischen Spielen oder anderen internationalen Wettkämpfen mit und so gehen wir vielleicht als Schwingungskiller in die Geschichte der Technik rund um den Rodelsport ein“, schmunzelt Odenwald.

Stichwort: Thüringer Schlitten- und Bobsportverband e.V.

Der Thüringer Schlitten- und Bobsportverband e.V. (kurz: TSBV) ist ein Sportfachverband, der für die Ausbildung von Sportlern in den Sportarten Bob, Rodeln und Skeleton im Freistaat Thüringen zuständig ist. Seine Aufgabe besteht darin, geeignete Sportler für die genannten Sportarten zu sichten und entsprechend auszubilden. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Ausbildung von Kindern und Jugendlichen im Grundlagenbereich und der Heranführung an den Nachwuchsleistungssport (Jugend & Juniorenauswahlmannschaften/ D/C & C-Kader). Daraus resultierend wird der Übergang zum Hochleistungsbereich (A & B-Kader) geschaffen. Weiterhin fördert und unterstützt er erfolgreich ausgebildete Sportler im Hochleistungsbereich (Teilnehmer an Weltcup, Europa- und Weltmeisterschaften sowie olympischen Winterspielen). Die Geschäftsstelle des TSBV befindet sich in Oberhof.

Weitere Informationen zum Transferprojekt erteilen Dr. Stefan Schwanitz, Telefon 0371 531-36657, E-Mail stefan.schwanitz@mb.tu-chemnitz.de, sowie Prof. Dr. Martin Wagner, Telefon 0371 531-38683, E-Mail martin.wagner@mb.tu-chemnitz.de.