WMG bouwt geavanceerde CFRP-frame voor Very Light Rail demonstrator-voertuig

Revolution VLR is een consortium in het VK - geleid door Transport Design International Ltd (TDI, Stratford upon Avon) - dat in 2013 financering won voor de ontwikkeling van een zelf-aangedreven railbogiewith een geïntegreerd, hybride aandrijvingssysteem. TDI gelooft dat het ontwerpen van lichtere "light rail"-voertuigen - namelijk very light rail (VLR) - cruciaal is voor het bieden van de volgende generatie duurzaam openbaar vervoer. In fase 2 van het VLR-project zal een complete 18-meter lange diesel-batterij demonstrator-voertuig beschikbaar zijn voor testen in 2020.

Als oorspronkelijk lid van Revolution VLR, heeft WMG aan de Universiteit van Warwick een koolstofvezel-versterkt plastic (CFRP) frame ontwikkeld voor dit demonstratie VLR-voertuig. WMG is al lang een steun van composieten, met initiatieven zoals het National Automotive Innovation Centre, het Materials Engineering Centre en het International Institute for Nanocomposites Manufacturing. WMG's partners voor dit "BRAINSTORM VLR"-project omvatten TDI, de VK-overheid's Innovate UK (dat composieten financiert), lichtgewichts structurele composietonderdelen-ontwikkelaar Far Composites en Composite Braiding. Het frame is gemaakt uit een serie gevlochtene thermoplastische composite buizen die eenvoudig gemonteerd worden via lijmhechting en simpele lassen.

De buitendiameters van de buizen worden gelijk gehouden, met verschillende belasting- en bevestigingsvereisten die worden afgehandeld door de wanddikten te variëren. Dit houdt tooling-kosten laag en betekent dat verbindingen gestandaardiseerd kunnen worden. Vlechten maakt een hooggeautomatiseerd productieproces mogelijk - snelheden voor de versterking alleen kunnen 1 mijl/dag overschrijden - evenals een aanpasbare set materialen, waaronder andere vezels (bijv. glas, aramide, thermoplastisch) en thermoplastische matrixmaterialen van laagkost polypropyleen tot high-end polyetheretherketon (PEEK). Ondertussen heeft WMG een complete vormcyclus gedemonstreerd die kan worden verminderd tot minder dan vijf minuten, wat het potentieel van dit betaalbare proces voor hoog-volume toepassingen benadrukt.

Thermoplastieken bieden ook recycleerbaarheid, volgens David Goodwin, engineering manager bij Far-UK. "Met composieten kun je veel gewicht besparen, wat natuurlijk aantrekkelijk is voor de exploitatie van de [rail]wagen," begint hij, "maar met traditionele composieten, aan het einde van de wagenlevensduur wordt het simpelweg op de stort gelegd, wat niet ideaal is. Met dit [ontwerp] is er een route om de wagenlichaam te recyclen als het uiteindelijk uit dienst gaat, of, alternatief, als het een impact ondervindt en een deel gerepareerd en vervangen moet worden."

Het buisvormige spaceframe-chassis-ontwerp ondersteunt deze benadering ook, waardoor beschadigde buizen eenvoudig verwijderd en vervangen kunnen worden door een nieuwe of gerepareerde. "Onze BRAINSTORM VLR-onderzoekspartnerschap heeft significante gewichtsbesparing bereikt, waardoor VLR-diensten meer passagiers kunnen accommoderen terwijl de energie die nodig is om het voertuig voort te stuwen en de gewichtsbelasting die het op zijn rails en wegoppervlak zal plaatsen, worden verminderd," legt Dr. Darren Hughes, associate professor in Materialen en Productie bij WMG Universiteit van Warwick, uit. "De technologie zorgt er ook voor dat het voertuig zwaar is voor een lange levensduur in dienst, gemakkelijk te repareren wanneer ongevallen gebeuren en sterk genoeg om de passagiers aan boord te beschermen."

"Het BRAINSTORM-project voelt als een echte stap vooruit voor het team bij Far Composites," zegt Far-UK-directeur en algemene manager Lyndon Sanders. "In staat zijn om de branche-ervaring van TDI te benutten om het principe van een nieuw type lichaamstructuur voor massavervoer-toepassingen te verscherpen was geweldig. Eraan toevoegen de collaboratieve werkwijze met Composites Braiding en WMG om die denkbeeld in een fysieke demonstrator om te zetten om te laten zien hoe het in de praktijk zou zijn, was echt krachtig. Nu is het meer dan een goed idee, het is een eye-opener voor branchespelers die het kunnen zien, aanraken en zelfs oppakken."