The primary contributor to greenhouse gases emissions in the European Union is the road transport sector, accounting for over 70% of total emissions. In response to this environmental concern, the EU is working on implementing strict regulations aimed at reducing emissions by 45% by the year 2030, compelling manufacturers of heavy-duty vehicles to produce emission free alternatives. While vehicle electrification is a promising solution,it introduces a new challenge: the need for lighter vehicles becomes more increasing with the incorporation of powerful yet heavy battery systems. This work aims to study the possibility of substituting the steel bus frames with composite material frames with the dual objectives of reducing the overall weight of the bus and minimising its environmental footprint throughout the life cycle of the part. The most suitable composite materials, manufacturing processes and joining methods for the studied frames were investigated based on literature review and a list of requirements. Composite finite element analysis was performed to study the behaviour of the composite assembly when it is inserted into the steel bus model to simulate the real-life environment. The analysis performed showed that composite frames can facilitate a mass reduction of over half of the steel frames weight. An unfailing structural behaviour of the laminate can be achieved using adhesive bonding as the joining method between the two distinct materials. At the same time, two significant needs were highlighted: the importance of laminate optimisation (in terms of different material properties, number of layers and orientations) both to reduce costs and to maximise the structural strength through effective and efficient material distribution and the importance of partitioning the composite structure in a cost beneficial way (when it comes to scrap levels and moulds complexity). / Den huvudsakliga bidragande faktorn för utsläpp av växthusgaser inom den Europeiska Unionen är vägtransportsektorn som står för över 70% av alla utsläpp. Som gensvar på detta bekymmer för klimatet jobbar EU på att implementera stränga regler som syftar till att minska utsläppen med 45% till år 2030, vilket tvingar tillverkare av tunga fordon att producera utsläppsfria alternativ. Fastän fordonselektrifieringen är en lovande lösning, introducerar den en ny utmaning: behovet av lättare fordon ökar i takt med införandet av kraftfulla men tunga batterisystem. Syftet med detta arbete är att studera möjligheten att ersätta bussars stålramar med kompositmaterialramar med det dubbla målet att minska bussarnas totala vikt samt minimera deras klimatvtryck under ramarnas livscykel. Tillverkningsprocessen och sammanfogningsmetoderna för de studerade ramarna undersöktes baserat på litteraturgenomgång och en kravlista för att ta fram de mest lämpliga kompositmaterialen. Kompositfinit elementanalys genomfördes för att studera beteendet hos ihopsättningen av kompositen när det sattes in i stålbussmodellen för att simulera den verkliga miljön. Den genomförda analysen visade att kompositramar kan leda till en massreduktion på över hälften av stålramarnas vikt. Ett osvikligt strukturellt beteende hos laminatet kan uppnås genom att använda adhesiv bindning som sammanfogningsmetod mellan de två distinkta materialen. Samtidigt lyftes två betydande behov: vikten av att optimera laminatet (vad gäller olika materialegenskaper, antal lager och orienteringar) både för att minskakostnader och för att maximera den strukturella styrkan genom effektiv materialfördelning och vikten av att dela upp kompositens struktur på ett kostnadseffektivt sätt (när det kommer till avfallsniv ̊aer och gjutningskomplexitet).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-347919 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Bozdog, Maria Mira |
| Publisher | KTH, Flyg- och rymdteknik, marina system och rörelsemekanik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2024:019 |
Page generated in 0.0027 seconds