Slutrapport Skyltfonden TRV2010/84288 A, Dimensionering och verifiering av krocksäkra ultralätta fordonsstrukturer i kompositmaterial.

Transkript

1 Slutrapport Skyltfonden TRV2010/84288 A, Dimensionering och verifiering av krocksäkra ultralätta fordonsstrukturer i kompositmaterial. Innehållsförteckning 1. Sammanfattning 2. Bakgrund 3. Syftet med projektet 4. Beskrivning av metod och material 5. Resultatredovisning 6. Slutsatser 7. Erhållen trafiksäkerhetsnytta resultatspridning 8. Kontaktuppgifter 9. Ekonomisk redovisning 10. Bilagor 1. Sammanfattning Slutrapporten är framtagen med ekonomiskt stöd från Trafikverkets Skyltfond. Ståndpunkter och slutsatser i rapporten reflekterar författarna och överensstämmer inte med nödvändighet med Trafikverkets ståndpunkter och slutsatser inom rapportens ämnesområde. Projektet har utförts med syfte att utveckla metoder för att dimensionera och validera mycket lätta och krocksäkra fordonsstrukturer i kompositmaterial. Kompositstrukturen görs mycket lätt genom att vi utnyttjar sandwichstrukturer byggda av ytskikt i polymerkomposit med en kärna av PVC-skum. Som framgår av resultatredovisningen är detta ett pionjärarbete då vi inte känner till några tidigare simuleringar av krocksäkerhet för små fordon i Sandwich-komposit. Stor vikt har därför lagts på att utveckla metoder och materialdata till simuleringsprogrammet LS-Dyna och som framgår av kapitel 5 och 6 tror vi oss ha en hyggligt god kontroll på de resultat som rapporteras. Vi har inom ramen för projektet utvecklat flera ideer som är patenterbara och vi har förändrat konceptet så att exempelvis A-stolparna förstärkts på ett optimalt sätt. Vi ser också stora optimeringsmöjligheter med Sandwichkomposit som kan ge ytterligare viktsbesparing. Men innan vi är beredda gå vidare med viktsreduktion kommer vi att genomföra en optimering av produktionsprocessen och därefter försöka finansiera en verklig krock. Vår slutsats med nuvarande kunskaper är att man åker mycket säkert i denna typ av fordon och att de konceptlösningar vi infört med framåtgående styre, kraftig A-stolpe, stol som är fäst i både tak och golv, m.m. utgör en god grund för passiv säkerhet.

2 2. Bakgrund Clean Motion AB har som vision att erbjuda "lean, clean and safe short-range vehicles". Verksamheten är inriktad på små och lätta fordon för när-transporter avseende såväl personer som lättare gods. Fordonen ska ses som bryggan mellan öppen/osäker 2-hjuling och täckt/säker bil och kommer i skede ett att vara 3- hjulig med täckt kaross och klassning L2E utan hjälmkrav. Vi kommer enbart att fokusera på eldrivna lättviktskoncept med självbärande kaross i kompositmaterial, vilket ger lågt energibehov och hög säkerhet. Genom en enkel modulbaserad konstruktion kan en mycket attraktiv kostnadsnivå nås även med relativt högt nationellt förädlingsvärde. Figur 1. Bild genererad från CATIA-modell. Idag saknas elfordon för såväl FoU-verksamhet, verifiering av delsystem, som demonstration av eldrivna fordon i stort. Vi bedömer att detta kommer att gälla under de kommande 3-5 åren då traditionella elbilar, ex.vis Think, Mitsubishi MiEV och Plug-In Hybrider med rimlig räckvidd kommer att vara mycket dyra och tillgängliga i extremt små volymer. Detta ger en potentiell marknad för "rullande provbänkar" och demofordon fram till På sikt tror vi att denna typ av fordon, (Z-Bee med efterföljare), har en mycket god marknad globalt för närtransporter i stora städer, innanför trängselmurar och i stadskärnor för mindre städer. Speciellt lämplig för "äldre" som av medicinska skäl inte har kvar körkortet och för ungdomar som inte har råd att ta körkort. Klart alternativ till andrabilen för många familjer. Vårt sortiment bygger på enkelhet.vår första produkt är ett 3-hjuligt täckt L2-E fordon (projektnamn Z-Bee) med grundtomvikt < 150 kg och med lastförmåga 3 personer + 10 kg bagage. Jfr konventionell elbil vikt kg och marginellt mer lastförmåga än Z-Bee. Vidare avser vi att ha en öppen sida som ger lätt in/ursteg och inte kräver värme/kyla. Man använder fordonet med de ytterkläder man har vid körtillfället och utan krav på/eller behov av hjälm, (fordonet har säkerhetsbälten och uppfyller EU-

3 takintryckningskrav). Genom denna låga vikt som uppnås dels genom nytt karossmaterial, FRP-sandwich och dels enkelhet blir energibehovet mycket lågt. Detta medför att en räckvidd på ca 50 km uppnås med ca 2 kwh batteri. El och chassikomponenter för Z-Bee kommer att hämtas från den globala volymmarknaden för el-scootrar och elcyklar med låg spänningsnivå och kostnadseffektiva Li-baserade batteripaket. Hjärtat i produktidén är en kompositbaserad kaross där tekniken hämtas från småbåts- och sportflygbranschen. Vi har genom våra fritidsintressen gedigna kunskaper och erfarenhet av dessa konstruktioner. För första generationen prototyper har vi samarbetat med "OS-båtar" där de första två prototypkarosserna byggts. Vi bygger nu andra generationens prototyper hos HJ-Kompositmontering i Kungshamn och har ett omfattande samarbete med Swerea SICOMP och produktionstekniker i småbåtsbranschen angående optimering för tillverkning i små serier. Genom att utnyttja Sandwich FRP-tekniken uppnås mycket bra hållfasthet och därmed hög krocksäkerhet. Vi har dessutom ett antal idéer för ökad krocksäkerhet som är tillämpliga i små fordon. En patentansökan är inlämnad på detta område, november 2010 och två ytterligare kommer att lämnas in i oktober 2011, se vidare kapitel 7. Konceptet som helhet har mönsterskyddats. 3. Syftet med projektet Projektet utförs med syfte att utveckla metoder för att dimensionera och validera mycket lätta och krocksäkra fordonsstrukturer i kompositmaterial. Kompositstrukturen görs mycket lätt genom att vi utnyttjar sandwichstrukturer byggda av ytskikt i polymerkomposit med en kärna av PVC-skum. Sådana material har traditionellt används i fritidsbåtar och lätta sportflygplan. Dock saknas generell kunskap om sådana strukturers krocksäkerhet, då detta ej beaktas för dessa tillämpningar. För att utnyttja dessa material-system i krocksäkra fordon måste tekniker för energiupptagning utvecklas och verifieras. Dessa tekniker omfattar såväl metoder för att utlösa de mest energikonsumerande brottmekanismerna för materialet (t.ex. krossning av ytskikten istället för släppning mellan ytskikt och kärnmaterial) samt metoder för fogning och upphängningar (förslagsvis genom att laminera in metall-infästningar i sandwichkompositen). Utöver detta krävs kunskap om det valda materialets mekaniska egenskaper och verifiering av designkoncept för krocksäkerhet. För att realisera detta ska projektet även omfatta materialprovning av provpaneler tillverkade enligt de specifikationer som utvecklas under konstruktionsfasen. Dessa materialdata ska utgöra basen vid såväl statiska beräkningar som dynamiska simuleringar.

4 4. Beskrivning av metod och material Arbetet i projektet har helt fokuserats på utveckling av fordonsstrukturen och metodutveckling som stöd för denna verksamhet. Karossen till Z-Bee är i huvudsak tillverkad av sandwichmaterial. Kärnan är av Divinycell, ett PVCskum, och är mellan 10 och 15 mm tjock. På över- och undersidan sitter ytskikt av glasfiberkomposit som är mellan 0,7 och 1,3 mm tjocka. Skalen består av glasfiber och polyester och antas vara isotropa i planet. Det tekniska arbetet har utförts i fyra arbetspaket: AP1. Lastfall AP2. Design AP3. Materialdata AP4. Simulering Ursprungligen planerades även prototyptillverkning och strukturprovning inom ramen för projektet. Som resultat av budgetrevisionen som gjordes vid projektstarten så hanteras prototyptillverkning utanför projektet och inga kompletta strukturprov genomfördes. Fordonet har en grundstruktur där frontstrukturen skall deformeras vid såväl frontalkollision som bakändeskollision i samband med seriekrock. Generellt ska deformationen medföra retardationer på mindre än 20g, och i nivå 5g vid relativhastigheter på under 15 km/h. Vid sidokollision och vid påkörning bakifrån skall fordonet kunna ta så mycket last att det förflyttas i krockriktningen. AP1 Lastfall: I arbetspaket 1 har viktiga lastfall avseende passiv säkerhet specificerats. Det första lastfallet gäller påkörning bakifrån. En relativhastighet av 16 km/h, i enlighet med Euro NCAP, antogs då detta anses vara en betryggande dimensionerings-grund för fordonet. Målsättningen är att konstruera fordonet så att detta lastfall resulterar i en retardationspuls på maximalt 5g. Det andra lastfallet rör påkörning från sida. En relativhastighet på 16 km/h ska resultera i att fordonet förflyttas i krockriktning utan bestående intryckning av fordonet. Det tredje lastfallet gäller frontalkrock mot stel barriär. Detta lastfall har varit prioriterat i projektet då det är mycket viktigt för delsystemet framvagn/front, som vid krock i högre hastighet har en viktig säkerhetsfunktion, vilken vi avser patentsöka. Lastfallet specificeras till frontalkrock mot stel barriär i en hastighet av 25 km/h. Se vidare dokumentet Lastfall, CMR AP2 Design: I detta arbetspaket har innovativa konstruktions- och krocklösningar för att möta de specificerade lasterna utvecklats. Konstruktionslösningarna har studerats genom att ett flertal CAD modeller tagits fram och modifierats genom iterativa analyser i arbetspaket 4, simulering. Detta har gjorts för styrinfästning, bakhjulsinfästning samt förstärkning av bultförband. Samtliga lösningar har granskats av produktionstekniker dels från Swerea SICOMP och dels från Najad AB.

5 AP3. Materialdata: Fordonsstrukturen har byggts upp av en sandwichstruktur bestående av ytskikt av glasfiberarmerad polyester och en kärna av PVC-skum. Kompositytskikten lamineras av vävar med en ytvikt av 450 g/m 2. Ytskikt bestående av en sådan armeringsväv har en tjocklek av ca 0,68 mm. Maximalt två lager per ytskikt har använts, för att nå satt målvikt. Ytskiktens tjocklek varierar därför mellan 0,7-1,4 mm. Kärnmaterialet är ett PVC-skum med en densitet på 60 g/m 3 (Divinyicell H60). Kärnmaterialets tjocklek varierades mellan mm beroende på position i karossen. Materialdata för sandwichmaterialet uppskattades i ett första skede baserat på beräknade materialdata för kompositytskikten samt data för kärnmaterialet från leverantören. Dessa uppskattade materialdata användes i de första simuleringarna. Materialdata mättes parallellt med dessa simuleringar och resulterande materialdata användes som dimensioneringsunderlag i de efterföljande simuleringarna i arbetspaket 4. AP4. Simulering: I detta arbetspaket analyserades den valda konstruktionen både statiskt och i dynamiska krockförlopp. Se vidare rapport , 2011, bilaga 2 samt rapport CR11-090, 2011, bilaga 4. Detaljerade analyser av frontalkrock med stel barriär vid 25 respektive 30 km/h har genomförts för att bedöma fordonets säkerhet. Dessutom har takintryckning analyserats för att adressera roll-over av fordonet. Bakändeskollision har endast betraktas för statiska lastfall. Fokus i dessa analyser har varit att studera hållfastheten hos strukturen för att medge stel förflyttning av fordonet i krockriktningen för dessa lastfall. 5. Resultatredovisning I detta avsnitt presenteras en sammanfattning av de erhållna resultaten i projektet. Först presenteras resultaten från AP2 Design. Därefter presenteras uppmätta materialdata och implementering av dimensioneringsunderlag i LS- Dyna för vidare analys. Slutligen presenteras resultaten från dessa analyser uppnådda i AP4, Simulering. I simuleringarna har frontalkrock mot stel barriär prioriterats. FE- analyser av innovativa konstruktionslösningar (Bilaga 4) Styrinfästningen, bakhjulsinfästningen samt förstärkningar av sandwichen för bultförband har studerats och vidareutvecklats med hjälp av FE-analyser. Då den ursprungliga styrinfästningen belastas uppstår stora deformationer. Töjningsnivåerna i skalen leder till sprickrisk och i kärnan och i metallplåten är spänningsnivåerna för höga för att vara acceptabla. För att förbättra konstruktionen studerades ett antal förändringar av konstruktionen, exempelvis förflyttning av hålen och större metallbrickor i förbanden, avrundning av plåtens hörn för att undvika spänningskoncentrationer, etc. Dessutom studerades konstruktionslösningar där styrinfästningen görs direkt i komposit istället för i sandwich. De förskjutningar som uppstår i materialet då är dock mycket större än när infästningen sker i sandwich. Dessa

6 iterationer av konstruktionslösningar för styrinfästning resulterade i ett sandwichkoncept enligt skiss i Figur 2. Styrinfästning Modell 1.4 mm skal runt kärna 15 mm divinycell H60 25 mm hylsa låsta Materialdata: se presentation Rickard Juntikka förutom att kärnan bytts till divinycell H60 Lastpunkt i hjulnavet 7-Oct-11 Magnus Oldenbo 2 Figur 2. Beskrivning av variant 4 av styrinfästningen där infästningen sker i sandwich men är modifierad, från [CR11-090] bilaga 4. I den slutgiltiga konstruktionen är infästningen åter gjord i sandwich men som förstärkning av bultförbanden används genomgående metallhylsor. Vid belastning av konstruktionen med 3125 N i z-led (motsvarande 2,5g) uppstår relativt små förskjutningar. I skalen ligger töjningsnivåerna under vad som ger risk för sprickbildning. I kärnan ligger dock skjuvspänningen i främre radie över brottgränsen. Denna situation kan förbättras genom att radien i framkant ökas. I metallplåten uppstår spänningskoncentrationer vid kanten av stödet. Även då krafter på 3125 N läggs på i både x- och z-led blir förskjutningarna små och töjningarna i skalen bedöms inte ge risk för sprickor. Dock ligger skjuvspänningarna i kärnan relativt nära brottgränsen. Konstruktionen har även analyserats med laster på 3125 N i z-led (2,5g) och N i x-led (15g), vilket motsvarar en krocksituation med avsevärt högre acceleration än de maximala 20 g som ansatts i lastfallsspecifikationen. Förskjutningarna blir i detta fall stora, töjningarna i skalen ligger över den uppmätta brottgränsen och skjuvspänningarna i kärnan ligger över brottgränsen. Större radier i framkant skulle antagligen ge en mer fördelaktig töjnings- och spänningsfördelning. Metallplåten kommer att plasticera då höga spänningar uppkommer. Noggrannare analyser krävs för att beskriva vad som händer med metallplåten och styrkollonen. Den ursprungliga konstruktionen för bakhjulsinfästningen analyserades i flera lastfall. Två hörn identifieras som kritiska i flera av lastfallen, både när det gäller hög skjuvspänning i kärnan och stora töjningar i skalen. För att förbättra situationen kan ytterskinnen förstärkas. Hänsyn bör då tas till spänningsriktningarna i skalen. Utifrån simuleringen av bältesinfästningen finns inte risk för brott i kompositen. Detta förutsätter dock att områden med 45-riktning avlastas genom plasticitet.

7 Två olika varianter med förstärkningar av sandwich för bultförband studerades i tryck och drag. Förstärkningen klarar cirka 1300 N i tryck och drag utan kvarstående deformation. Ett tjockare skal utanför förstärkningen ger inte någon uppenbar förbättring. En förstärkning som ligger an mot skalet på utansidan bör ge bättre resultat än den analyserade konstruktionen. Materialdata för användning i Clean Motion-projektet (Bilaga 3) Val av tillverkningsmetod och grundmaterial (fiber och matris) påverkar kompositens och sandwichmaterialets mekaniska egenskaper. En serie prover för att karaktärisera materialdata och generera ett dimensioneringsunderlag genomfördes därför hos Swerea SICOMP och har rapporterats i bilaga 3, CR11-089, Ytskikt av kompositmaterial gjorda av glasfiberarmerad polyester och epoxi provades i drag och skjuvning. Materialen tillverkades av en vävd armering med en ytvikt av 450 g/m 2. Lika stor del av fibrerna var fördelade i varp respektive väft-riktningen. Ett lager komposit med denna armering är ca 0,7 mm tjock. Sandwichpaneler med kärnmaterial av PVC-skum provades i 4- punktsböj samt krossning för att verifiera de uppmätta materialdata på laminatnivån. Detta gjordes genom FE-analys av sandwichpanelen under dessa laster där de mätta materialegenskaperna implementerats i LS-Dynas materialkort som dimensioneringsunderlag. Uppmätta materialegenskaper presenterade i Tabellerna 1-2 implementerades i LS-Dyna och användes i sandwich analyser samt simuleringar i AP4: Tabell 1. Materialdata för GF/Polyester komposit Dragbrottspänning 364 MPa Dragbrottöjning 2,2% Tryckbrottspänning 200 MPa E-modul 16,8 GPa Skjuvmodul 1,80 GPa Skjuvbrottspänning 46 MPa Tabell 2. Materialdata för GF/Epoxi komposit Dragbrottspänning 344 MPa Dragbrottöjning 2,1% Tryckbrottspänning 200 MPa E-modul 16,7 GPa Skjuvmodul 1,65 GPa Skjuvbrottspänning 40 MPa

8 Laminatens tvärkontraktionstal uppskattades till 0,3 i planet, respektive 0,29 ut ur planet. I analysen användes en styvhet på 70 MPa och ett tvärkontraktionstal på 0 för kärnmaterialet. Analyserna av sandwich panelerna visade att styvheten modellerades väl. Hållfastheten överskattas dock i analysen. Böjhållfastheten överskattades med 22%. Studier av brottmekanism hos sandwichlaminatet visade att brott orsakades av höga tvärkrafter till följd av att kärnmaterialet slitsats för ökad formbarhet. Denna observation ledde till att en allmän rekommendation att kärnan bör repareras efter formning genom att slitsarna fylls med matris material för att säkerställa överföring av skjuvlaster via kärnmaterialet. Simuleringsbaserad utvärdering av krockprestanda för ett trehjuligt lättviktsfordon med sandwichstruktur (Bilaga 2) DYNAmore Nordic AB (tidigare Erab)har genomfört simuleringsbaserad utvärdering av fordonets krockprestanda, enligt de ovan angivna lastfallen. Den dynamiska utvärderingen begränsades till frontstrukturen. Finita element (FE) modeller av hela fordonet utvecklades och totalt ca 50 analyser genomfördes. Utöver frontalkrock analyserades även takintryckning baserat på FMVSS 216 Roof crush resistance. Simuleringsresultaten har fungerat som stöd vid optimering av fordonets krockegenskaper. Omfattande analyser gjordes för Generation 2 av fordonet, se Figur 3. Materialdata för sandwichstrukturen introducerades i materialmodellerna i LS-Dyna, som ovan. Den främre delen av fordonet, inklusive hjulupphängningen och infästningar, modellerades i detalj för att fånga rätt dynamik vid frontalkrocken. Framrutan modellerades fastlimmad mot A- stolparna. Delarna längre bak i fordonet samt stolen förenklades och modellerades som stela, där stolsryggen modellerades infäst i taket. Figur 3. Z-Bee Generation 2, från Bilaga 2.

9 Krockfallet som studerades var frontalkrock mot stel vägg i 25km/h respektive 30km/h, se Figur 4. Dimensionerande hastighet är 25km/h och huvuddelen av simuleringarna kördes vid denna hastighet. Krocken begränsades till endast en frihetsgrad genom att den stela delen av fordonet endast tilläts röra sig i global x-riktning, se Figur 4. Figur 4. Frontalkrock, från Bilaga 2. Resultaten från frontalkrockssimuleringarna har sammanställts i Tabell 3. Den initiala kollisionsdeformationen tas upp av hjulet. När detta rört sig 0,08m träffar kåpan barriären och börjar deformeras. Deformationen av hjulet och kåpan ger den totala deformationen under retardationen. För båda hastigheterna orsakas en deformation som minskar fotutrymmet något i fordonet. Detta bedöms inte vara kritiskt. I båda fallen knäcks även A- stolparna. Då progressiv skadetillväxt inte modelleras i modellen sker en återfjädring efter krocken i simuleringen. En sådan återfjädring sker inte vid en verklig krock och den maximala deformationen under krocken tolkas därför som bestående deformation av frontstrukturen. Beträffande accelerationsnivåer, se figur 24 i ERAB-rapporten, finns en spik på 32 g vid den dimensionerande krockhastigheten. Generellt ligger accelerationsnivån bortsett från några korta spikar på storleksordningen 20g vilket får anses bra. Den högre krockhastigheten medför inte total kollaps men ger större deformationer/accelerationer och pekar på förbättringspotentialer för framtida utveckling. Tabell 3. Frontalkrockssimuleringsresultat. Simulering Deformation (m) Max. acceleration (g) Fotutrymmet 25 km/h 0,15 32 Mindre påverkan 30 km/h 0,21 39 Större påverkan

10 Takintryckningsanalysen genomfördes efter det att stolsryggen lösgjorts från taket. Denna förenkling bedöms resultera i konservativa resultat. Dessa visar att Z-Bee Generation 2 klarar avsevärt högre laster än kraven för en personbil enligt IIHS Top Pic, (20kN jämfört med kravet på 5,9kN). 6. Slutsatser Som framgår av resultatredovisningen är detta ett pionjärarbete då vi inte känner till några tidigare simuleringar av krocksäkerhet för små fordon i Sandwich-komposit. De materialdata som provats har varit konservativa i det avseendet att de framtagits utan vakuum-injicering och därmed inte helt fyllt ut slitsarna i kärnmaterialet. Vi har antagit att detta kan ske i verklig produktion och därmed haft med en försämringsfaktor i simuleringarna. I verklig serieproduktion anser vi det fullt rimligt att genom dubbelsidiga verktyg och vakuuminjicering helt eliminera denna svaghet och därmed kommer antagligen en verklig krock att se bättre ut avseende såväl accelerationsnivåer som deformation. Det finns också möjlighet att optimera ned vikten dels pga detta fenomen, men också genom mer omfattande simuleringar där ytskikt och kärna varieras. Ett annat fenomen är att strukturen återfjädrar mycket mer i simuleringen än i verklig krock. Detta medför avvikelser på deformation jämfört med verklig krock och kan påverka även accelerationsnivåer. Oavsett hur stor avvikelse vi nu har mellan dessa simuleringar och beräkningar jämfört med verkliga krockar har de möjliggjort en väsentligt bättre optimering av strukturen. Vi har kunnat utveckla flera ideer som är patenterbara och vi har förändrat konceptet så att exempelvis A-stolparna förstärkts på ett optimalt sätt. Vi ser också stora optimeringsmöjligheter med Sandwich-komposit som kan ge ytterligare viktsbesparing. Men innan vi är beredda gå vidare med viktsreduktion kommer vi att genomföra en optimering av produktionsprocessen och därefter försöka finansiera en verklig krock. Vår slutsats med nuvarande kunskaper är att man åker mycket säkert i denna typ av fordon och att de konceptlösningar vi infört med framåtgående styre, kraftig A-stolpe, stol som är fäst i både tak och golv, m.m. utgör en god grund för passiv säkerhet. Även om inte alla lastfall kunnat simuleras visar en enkel energibetraktelse att Z-Bee accelererar ifrån ett inbromsande större fordon vid påkörning bakifrån i hastigheter under 16 km/h. Genom en styv struktur under baksätet åstadkommes en skyddsbur för baksätespassagerarna och skulle Z-Bee vid acceleration i seriekrock stöta mot ett framförvarande fordon vet vi att frontstrukturen deformeras utan att kupeutrymmet försämras. Vid vältningsolycka, s.k. rollover, vet vi också att tak/a-stolpe-konstruktionen är mycket tålig och i kombination med stolsrygg som sammanbinder tak/golv har vi en styvhet som vida överstiger de kundupplysningstester som görs för personbilar i USA, IIHS. Slutligen vill vi tacka Trafikverket och speciellt ledamöterna i Skyltfonden som genom forskningsbidraget gett oss förutsättningar att genomföra detta arbete.

11 7. Erhållen Trafiksäkerhetsnytta resultatspridning I ett hållbart samhälle krävs mindre och mer resurseffektiva fordon. Det är inte realistiskt att i synnerhet äldre människor går från egen stor bil med upplevd hög säkerhet till cykel eller moped. Det är inte heller realistiskt att transportbehovet kan hanteras enbart med kollektivtrafik och två-hjulingar. Ambitionen är att kunna erbjuda fordon som inte kräver stora ytor, (vägar, P- platser), men ändå ger hygglig komfort och mycket hög säkerhet. Z-Bee erbjuder en robust och säker grundstruktur, tre-punkts säkerhetsbälten samt ett antal andra säkerhetssystem. Sammantaget är vår ambition att nå en lika hög säkerhetsnivå som en mindre personbil för de hastigheter fordonet utvecklas för. Denna fordonstyp är också genom låg vikt betydligt krockvänligare mot omgivande fordon. Detta projekt har gett oss möjlighet att ta fram realistiska materialdata och statiskt dimensionera den första generationens Z-Bee. Vi har också verifierat dess krocksäkerhet virtuellt. Projektet har visat att det är fullt realistiskt att konstruera Z-Bee så att föraren är oskadad efter en frontal-kollision mot stel barriär i 25 km/h. Vi har också vidareförädlat en ide där styret rör sig framåt vid frontalkollision och därvid minimeras risken för huvud-islag utan behov av air-bag. I samband med utvecklingsarbetet har två nya patentansökningar skapats som går in till PRV i mitten av oktober. En gäller det framåtgående styret och en gäller säkerhetssäte (sidokollisions-skydd). Genom de omfattande krock-simuleringarna har vi tagit fram ett grundkoncept för FRP-kaross till Z-Bee som är kommersiellt realiserbart och vi jobbar nu vidare för att typ-godkänna produkten med denna höga säkerhetsnivå. Om vi lyckas med nuvarande affärsplan kommer från 2014 ca 2000 Z-Bee att säljas per år i Sverige/Norge och på sikt säg 2020 hoppas vi kunna ha en global produktionsvolym över fordon per år. Om vi ser konservativt på att vi i Sverige säljer 1500 Z-Bee per år fr.o.m är det sannolikt att hälften ersätter cyklar och mopeder/motorcyklar och hälften ersätter mindre bilar. Det kommer att innebära att 750 tvåhjuliga fordon med hög säkerhetsrisk ersätts av Z-Bee och ca 750 personbilar kommer att ersättas av ett lika säkert men avsevärt miljövänligare fordon. Skaderisken för omgivande trafikanter minskas dessutom avsevärt då Z-Been har en max hastighet på 45 km/h. Sammantaget leder detta inom en femårsperiod till väsentligt färre cykelolyckor, färre stora fordon i citykärnor, ett lugnare och jämnare trafikflöde. Utöver ovanstående säkerhetsnytta leder introduktionen av Z-Bee till väsentligt minskade CO2-utsläpp och avgasemissioner samt en reducerad bullernivå. Om man dessutom ser till energieffektivitet kan vi konstatera att en Z-Bee förbrukar väsentligt mindre energi än förbränningsdrivna två-hjuliga fordon och <10% av en förbränningsdriven småbil.

12 Resultatanvändning. Förutom den nytta som beskrivits enligt ovan finns stora möjligheter att de patentansökningar vi jobbar med på olika sätt ökar spridningen av de resultat vi erhållit både till liknande fordonskoncept och till konventionella mindre fordon. Vidare har vi skapat bättre förutsättningar för krocksimulering av FRPkompositer dels genom mer realistiska materialdata och dels genom generell metodutveckling. Detta kommer såväl DYNAmore Nordic AB som Swerea SICOMP att kunna vidareförädla för framtida fordonsutveckling. 8. Kontaktuppgifter Projektansvarig CM: Hans Folkesson Clean Motion AB Hedlunds Backe Lerum Projektansvarig Swerea SICOMP: Prof. Leif Asp Swerea SICOMP AB Box Mölndal Projektansvarig, DYNAmore Nordic (tidigare Erab): Daniel Hilding Brigadgatan Linköping

13 9. Ekonomisk redovisning För detaljer hänvisas till bilaga 5. Clean Motion: Metodutveckling-Lastfall CM: 60 tim a 850 kr/tim SEK Konstruktion CAD-CM konsult: 300 tim a450 kr/tim SEK Konstruktion egen personal: 150 tim a450 kr/tim SEK Konstr.lösningar idebearb.: 100 tim a 600 kr/tim SEK Prod. Beredning OS Båtar 17 tim a 350 kr/tim 5950 SEK Tillverkning materialprover: OS Båtar 4384 SEK Koordinering/Projektledn. CM: 40 tim a 850 kr/tim SEK Reskostnader CM: Delsumma Clean Motion: In-Kind Skyltfonden 2400 SEK SEK SEK SEK Swerea SICOMP Materialdata: Innovativa konstr. Lösningar Metodutveckling: Numeriska modeller (FE): Management+ resor: Delsumma Swerea SICOMP: In-Kind Skyltfonden SEK SEK SEK SEK SEK SEK SEK SEK Dynamore Nordic AB, (ERAB) Metodutveckling: FE-Analyser: Delsumma Dynamore Nordic AB In-Kind Skyltfonden SEK SEK SEK SEK SEK

14 10.Bilagor Bilaga 1: Lastfall, Clean-Motion, CMR Bilaga 2: Bilaga 3: Bilaga 4: Simuleringsbaserad utvärdering av krockprestanda för ett trehjuligt lättviktsfordon med sandwichstruktur, DYNAmore Nordic AB (tidigare Erab), Dokumentnummer , Materialdata för användning i Clean Motion-projektet, Swerea SICOMP, CR11-089, 2011 FE- analyser av innovativa konstruktionslösningar, Swerea SICOMP, CR11-090, 2011 Bilaga 5: Ekonomirapport, Clean Motion, CMR 11-2