Bilindustrin söker efter lösningar för att minska koldioxidavtrycket vid tillverkning av fordonskomponenter. I denna studie undersöks en differential, Electric Front Cross Differential (eFXD), som fördelar vridmomentet från bilens motor till drivaxlarna. Fokus ligger på att identifiera den ingående komponent som har högst koldioxidavtryck och välja ett lämpligt alternativtmaterial för den. För att minska miljöpåverkan och bidra till bilindustrins hållbara utveckling genomförs en E-LCA (Environmental Life Cycle Assessment) för eFXD. Bedömningen inkluderar koldioxidavtrycket från materialframställningen och tillverkningen av eFXD, samt potentialen för materialåtervinning. Materialvalet genomförs med hänsyn till två motstridiga mål och fler krav. För att säkerställa att komponenten klarar både statiska och cykliska belastningar, simuleras eFXD hus med hjälp av finita elementmetoden. Tillverkningskostnaden uppskattas för att jämföra kostnaden för det alternativa materialet med det befintliga. En upprepad E-LCA genomförs för att jämföra koldioxidavtrycket vid materialframställning, tillverkning och EoL (End of Life) potential. Analysens resultat visar att eFXD hus är den komponent som har det högsta koldioxidavtrycket. Genom ett systematiskt materialval föreslås en termoplast PPA (Polyftalamid) förstärkt med 60% korta glasfibrer som det material som bäst kombinerar lågt koldioxidavtryck och kostnad. Hållfasthetsanalysen visar att husets gängade hål är det mest känsliga området, med risk för plastisk deformation och utmattning. En lösning med skruvinsatser införs för att minska spänningskoncentrationer runt de gängade hålen i plastkonstruktionen, vilket minskar spänningarna från 367 MPa till 161 MPa och ökar säkerhetsfaktorn mot utmattning från 0,65 till 1,35. Kostnadsindexet för PPA med 60% korta glasfibrer uppskattas vara lägre än det befintliga materialet, aluminiumlegering EN AC-46000. Koldioxidavtrycksanalysen visar att vid materialframställningen är PPA med 60% korta glasfibrer 6 kg lägre än aluminiumlegeringen, vid tillverkning är den 0,9 kg högre och vid EoL är den 7,8 kg lägre. Dessutom minskar användningen av PPA med 60% korta glasfibrer vikten för eFXD, vilket är en fördel för billtillverkare. Ytterligare undersökning av detta material och dess återvinningsmöjligheter är nödvändig innan det kan implementeras i produkten. / The automotive industry is seeking solutions to reduce carbon footprint in the manufacturing of vehicle components. This study examines a differential, the Electric Front Cross Differential (eFXD), a device that distributes torque from the car's engine to the drive shafts. The focus is on identifying the component with the highest carbon footprint and selecting a suitable alternative material for it. To reduce environmental impact and contribute to the sustainable development of the automotive industry, an E-LCA (Environmental Life Cycle Assessment) is conducted for the eFXD. The assessment includes the carbon footprint from the material production and manufacturing of the eFXD, as well as the potential for material recycling. The material selection is carried out considering two conflicting goals and multiple requirements. To ensure that the component withstands both static and cyclic loads, the housing of the eFXD is simulated using the finite element method. The manufacturing cost is estimated to compare the cost of the alternative material with the existing one. A repeated E-LCA is conducted to compare the carbon footprint in material production, manufacturing, and End of Life (EoL) potential. The result of the analysis shows that the housing of the eFXD is the component with the highest carbon footprint. Through systematic material selction, a thermoplastic PPA (Polyphthalamide) reinforced with 60% short glass fibers is proposed as the material that best combines low carbon footprint and cost. The strength analysis shows that the threaded holes in the housing are the most sensitive area, prone to plastic deformation and fatigue. A solution with screw inserts is introduced to reduce stress concentrations around the threaded holes in the plastic construction, which reduces stresses from 367 MPa to 161 MPa and increases the safety factor against fatigue from 0.65 to 1.35. The cost index for PPA with 60% short glass fibers is estimated to be lower than for the existing material, the aluminum alloy EN AC-46000. The carbon footprint analysis shows that in material production, PPA with 60% short glass fibers is 6 kg lower than the aluminum alloy, in manufacturing it is 0.9 kg higher, and in EoL it is 7.8 kg lower. Additionally, the use of PPA with 60% short glass fibers reduces the weight of the eFXD, which is an advantage for car manufacturers. Further investigation of this material and its recycling possibilities is necessary before it can be implemented into the product.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:mau-69691 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Lundin, Arvie, Nechytailo, Vlas |
| Publisher | Malmö universitet, Fakulteten för teknik och samhälle (TS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.2022 seconds