Sprawniejsze projektowanie lekkich pojazdów elektrycznych
Pojazdy elektryczne stanowią klucz do bardziej ekologicznej przyszłości transportu, zmniejszają bowiem naszą zależność od paliw kopalnych, a tym samym ograniczają emisję gazów cieplarnianych. Konieczne jest jednak wdrażanie ulepszeń i nowych metod wykorzystywania surowców, połączonych z działaniami mającymi na celu podnoszenie efektywności energetycznej, aby ograniczyć ich negatywny wpływ na społeczeństwo i środowisko. „Dla przykładu, zmniejszenie masy podwozia pojazdu elektrycznego może przynieść natychmiastowe korzyści”, wyjaśnia koordynator projektu Fatigue4Light Sergio Jiménez z Międzynarodowego Ośrodka Metod Numerycznych w Inżynierii w Hiszpanii. „Mówiąc w skrócie, lżejsze pojazdy wymagają wykorzystania mniejszej ilości surowców, co przekłada się na zmniejszenie zużycia energii podczas produkcji. Lżejsze pojazdy zużywają także mniej paliwa, co przekłada się na większy zasięg - kluczowy parametr pojazdów elektrycznych”.
Próby zmęczeniowe nowych materiałów
Zmniejszenie masy podwozia nie może wiązać się z uszczerbkiem dla bezpieczeństwa i osiągów pojazdu. Weryfikacja wymaga przeprowadzenia prób zmęczeniowych, co stanowi kosztowny i czasochłonny proces. Rozwiązaniem tego problemu zajął się zespół projektu Fatigue4Light, który postawił sobie za cel opracowanie i zastosowanie nowych zaawansowanych technik doświadczalnych i numerycznych. Konsorcjum projektu zgromadziło partnerów branżowych, uczelnie wyższe i instytucje badawcze w celu umożliwienia współpracy i wymiany wiedzy specjalistycznej. „Celem projektu Fatigue4Light było sprawdzenie, czy jesteśmy w stanie zmniejszyć masę własną pojazdów elektrycznych o 10 % dzięki zastosowaniu nowych materiałów w konstrukcji podwozia”, twierdzi koordynatorka projektu Lucia Gratiela Barbu. „W tym celu opracowaliśmy i wykorzystaliśmy zaawansowane metody numeryczne i techniki doświadczalne w celu opracowania charakterystyki wybranych materiałów, w tym stali utwardzanej, stopów aluminium i rozwiązań hybrydowych. Dzięki nim byliśmy w stanie uzyskać wyniki prób zmęczeniowych i upewnić się, że proponowane nowe materiały spełnią wymagania sektora”.
Redukcja masy pojazdów
Metody numeryczne opracowane w ramach projektu posłużyły do przeprowadzenia badań zmęczeniowych kilku próbek materiałów. „Korzystając z tego narzędzia, byliśmy w stanie przewidzieć wytrzymałość niektórych komponentów i z dużą dokładnością przewidywać procesy niszczenia, które mogą wystąpić w wyniku ich eksploatacji”, dodaje Barbu. Opracowanie dwóch dodatkowych metod szybkich prób zmęczeniowych pozwoliło na znaczące skrócenie czasu potrzebnego w celu określenia zachowania komponentów. Zgodnie z założeniami, badaczom udało się zmniejszyć masę pojazdu elektrycznego o 10-12 %. „Warto pamiętać przy tym, że ustalone wartości są wartościami prognozowanymi w oparciu o ekstrapolację wyników uzyskanych przez wybrane elementy podwozia”, zauważa Jiménez. Dzięki wykorzystaniu nowych materiałów i komponentów, badaczom udało się ograniczyć ich masę o przeszło 30 %. Takie osiągnięcia mogą przełożyć się na komercyjną produkcję lekkich komponentów podwozi pojazdów elektrycznych.
Nowatorskie lekkie materiały dla sektora transportu
Projekt Fatigue4Light przyczynił się do wprowadzenia i wypromowania nowych lekkich materiałów, które charakteryzują się osiągami porównywalnymi lub lepszymi względem konwencjonalnych rozwiązań. Dla partnerów przemysłowych projektu kluczowym krokiem będzie dostosowanie linii produkcyjnych do produkcji nowych rozwiązań. Dla naukowców z zespołu projektowego celem zaś będzie transponowanie wyników na inne kluczowe sektory, w tym sektor lotniczy i kosmiczny, a także sektor morski. Techniki doświadczalne opracowane i wykorzystane w ramach prac zostaną również znormalizowane, a wyniki wypromowane w celu usprawnienia procesów testów zmęczeniowych we wszystkich dziedzinach. „W przyszłości badania skupią się także na tym, w jaki sposób możemy zastosować nasze odkrycia do wytwarzania innych kluczowych komponentów pojazdów elektrycznych, takich jak pojemniki na akumulatory”, dodaje Barbu.
Słowa kluczowe
Fatigue4Light, elektryczny, pojazd, energia, podwozie, akumulator, środowisko
