Design and test of advanced fibre-reinforced transmission shafts

The high specific stiffness and strength of composite materials with ultra-high modulus (UHM) carbon fibers as well as the possibility of creating a load-adapted property profile are ideally suited for the design of advanced transmission shafts for mobile applications. For a reliable development of such safety relevant components, material properties under static and dynamic loading conditions as well as adapted manufacture processes, which ensure a reproduceable quality, are required. Therefore, extensive fracture tests were carried out under multi-axial loading in order to determine the static and dynamic strength behaviour of UHM-carbon fiber reinforced polymers. Additionally, an advanced construction concept for fibre--reinforced transmission shafts in combination with an adapted winding process was developed, which enables the integral manufacture of advanced lightweight transmission shafts.

---

Wysoka sztywność i wytrzymałość materiałów kompozytowych z włókien węglowych UHM umożliwia konstruowanie bardzo lekkich wałów napędowych np. dla przemysłu lotniczego. Zaawansowana konstrukcja takich anizotropowych elementów wymaga znajomości właściwości materiałowych przy obciążeniach statycznych i dynamicznych, a także wybrania procesu produkcyjnego, zapewniającego odpowiednią jakość. W celu określenia wytrzymałości polimerów wzmocnionych włóknami węglowymi UHM przeprowadzono w ILK weryfikację przy złożonym stanie obciążeń. Dodatkowo opracowano zaawansowaną koncepcję konstrukcji wałów transmisyjnych wzmocnionych włóknami węglowymi przy uwzględnieniu procesu nawijania, umożliwiającego produkcję nowoczesnych lekkich wałów transmisyjnych ze zintegrowanymi częściami wprowadzającymi moment skręcający.