DigiTain - Digitalization for sustainability: Prozesse, Methoden und Modelle zur volldigitalen Produktentwicklung nachhaltiger Elektroantriebsarchitekturen im Rahmen des Konjunkturpakets, Ziffer 35c im Modul b "Neue, innovative Produkte als Schlüssel für Fahrzeuge und Mobilität der Zukunft"; Teilvorhaben: AP8 - Aufbau einer elektrischen Antriebsachse in Leicht‑Bauweise mit wiederverwertbaren Materialien

Abstract

Im Projekt DigiTain wurde untersucht, wie sich elektrische Antriebsachsen durch innovative Leichtbau‑ und Multimaterialkonzepte sowie digitale Bewertungsmethoden hinsichtlich Skalierbarkeit, Nachhaltigkeit und industrieller Umsetzbarkeit weiterentwickeln lassen. Vor dem Hintergrund steigender Variantenvielfalt, hoher Entwicklungs‑ und Ressourcen- kosten besteht für industrielle Zulieferer ein besonderer Bedarf an belastbaren Entscheidungsgrundlagen für zukünftige Antriebsplattformen. Zur Bearbeitung dieser Fragestellung wurden systemische Analysen, simulationsgestützte Bewertungen und herstellungsbezogene ökobilanzielle Betrachtungen durchgeführt. Untersucht wurden unter anderem CFK‑basierte Rotorwellen, alternative Gehäuse‑ und Multimaterialkonzepte sowie optimierte Verzahnungsgeometrien. Ergänzend kamen digitale Methoden zur frühphasigen technischen und ökologischen Bewertung zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen, dass innovative Leichtbaukonzepte grundsätzlich neue konstruktive Freiheitsgrade eröffnen, insbesondere im Hinblick auf die axiale Skalierung elektrischer Maschinen. Gleichzeitig wurde deutlich, dass einzelne untersuchte Ausprägungen unter serienrelevanten Randbedingungen derzeit nicht industriell tragfähig sind. Die ökologische Bewertung ergab für einzelne Komponenten lediglich marginale Verbesserungen gegenüber etablierten Serienlösungen, sodass ökologische Aspekte nicht als primäre Treiber für eine Weiterverfolgung zu bewerten sind. Als Schlussfolgerung liefert DigiTain belastbare Erkenntnisse zur frühen systemischen Bewertung innovativer Antriebskonzepte. Die Ergebnisse dienen insbesondere als Ent-scheidungs‑ und Bewertungsgrundlage für zukünftige Vorentwicklungsaktivitäten und tragen dazu bei, Entwicklungsrisiken zu reduzieren sowie Variantenvielfalt beherrschbar zu halten. Eine unmittelbare Serienumsetzung war nicht Ziel des Vorhabens. The DigiTain project investigated how electric axle architectures can be further developed using innovative lightweight and multimaterial concepts combined with digital evaluation methods. The aim was to generate robust industrial decision bases for scalable, efficient and sustainable electric drivetrain systems under realistic boundary conditions. The work applied system-level analyses, simulation-based assessments and manufacturing-oriented environmental evaluations. Key topics included CFK-based rotor shafts, alternative housing and multimaterial concepts, optimized gear geometries, and digital methods for early-stage technical and ecological assessment. The results demonstrate that lightweight concepts can provide additional design freedom, particularly with regard to axial scalability of electric machines. At the same time, several investigated configurations proved not to be industrially viable under series-related constraints. Environmental assessments indicated only marginal ecological advantages compared to established serial solutions, meaning sustainability was not a primary driver for further implementation. Overall, the project delivered valuable insights for the early-stage system evaluation of innovative drivetrain concepts. The results are primarily used as methodological and decision-support input for future pre-development activities. Immediate series implementation was not intended.