德国联邦轻量化技术转移计划项目

 

项目名称：AFP轴-针对纤维增强复合材料驱动轴的排放优化轻量化构造，对产品生命周期进行整体监控

 

项目资助时间：2021年11月1日 – 2025年4月30日

 

资助金额：78.8万欧元

 

背景

驱动轴和侧轴将发动机动力直接传递到车轮上。迄今为止，制造商大多使用钢材制造这些部件。然而，钢材重量大、易腐蚀，并且需要额外的轴承位置。作为传动系统中的重型部件，它们增加了行驶时的能耗。

 

已经出现了更轻的碳纤维增强塑料替代品，但它们基于难以回收且制造过程能耗高的热固性材料。此外，目前尚缺乏全面数字化的生产控制和过程监控。这正是 AFP-Shaft 研究项目的切入点。该团队正在开发一种改进的碳纤维增强塑料轴，同时开发一种全新的、完全可回收的轻量化解决方案，并配备数字化工艺监控系统。

 

目标

项目合作伙伴正在开发一种新型的驱动轴和侧轴，该轴由热塑性纤维增强塑料复合材料（FKV）制成。其目标是与传统的钢轴相比减轻 65% 以上的重量，同时保持较高的机械承载能力。新型轴可完全回收利用，从而实现了材料循环利用。

 

与此同时，项目团队通过开发具有集成传感技术的数字化控制流程链，对现有的热固性碳纤维增强塑料轴进行了优化。这两项研发工作相互交织：用于流程监控、材料设计和质量保证的数字化工具为进一步研发和新研发提供了支持。

 

路径

项目团队首先研究了现有的具有热固性基体的碳纤维增强塑料轴。分析了能耗、材料使用和工艺质量，并开发了一个带集成传感器系统的数字化生产链。这使得整个生命周期内的质量控制和可追溯性成为可能。

 

与此同时，还使用自动纤维铺放技术 (AFP) 制造了一种由热塑性纤维增强复合材料制成的新轴。在此过程中，自动化设备将纤维逐层铺放在模具上——精确、节省材料且无需后续硬化。研究人员将部件精确地调整到能够承受弯曲、扭转和振动等负荷。

 

伴随的生命周期评估 (LCA) 对整个产品生命周期中的环境影响进行了评估。目标是为汽车工业提供一种适合批量生产、可回收的轻量化解决方案。

 

来源：   徳赢轻量化技术