Riassunto analitico
Il lavoro di tesi consiste nella progettazione meccanica di una bandella di ala anteriore di un'auto di tipo formula prodotta da Dallara Automobili S.P.A. partendo da un componente realmente esistente. Il lavoro è stato svolto contestualmente al tirocinio curriculare che l'autore ha svolto presso l'ufficio di progettazione dell'azienda. L'obiettivo della ricerca era lo studio di tecnologie e soluzioni progettuali alternative per componenti di carrozzerie di auto da competizione, con particolare riferimento ad una bandella. Lo scopo è la riduzione di peso e costi di produzione. Le tecnologie convenzionali allo stato dell'arte consistono in un layout a pannelli sandwich con l'utilizzo di materiali compositi per i pannelli, e struttura a nido d'ape ( o equivalentemente schiume polimeriche) per il riempitivo. Il vincolo di progetto principale era il congelamento delle forme esterne del componente originale, con l'obiettivo di mantenere le stesse performance aerodinamiche. Insieme agli altri requisiti di progetto questo ha guidato la ricerca, nel rispetto dei vincoli di resistenza e rigidezza della parte contestualmente ad un fattore di sicurezza (fissato a 1,25), in termini di scelta dei materiali, tecnologie produttive e layout progettuali. Gli obiettivi principali del progetto erano la riduzione del peso e dei costi di produzione del componente. Diverse soluzioni concettuali sono stato sviluppate e confrontate dal punto di vista tecnico-economico, sulla base anche di preliminari analisi agli elementi finiti e modelli di costo. La soluzione più promettente è stata progettata complessivamente, ed ha permesso il raggiungimento dei target prefissati grazie ad un layout che consiste in tre part incollate: un corpo in polimero stampato ad iniezione, una cover in materiale composito stampata a compressione prodotta partendo da materiali pre-impregnati ed un riempitivo in schiuma polimerica. I risultati ottenuti consistono in una riduzione di peso e costo unitario di produzione di circa il 15%.
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Abstract
The work of thesis deals with the mechanical design of the front wing's endplate of a Dallara formula car, starting from a real existing reference component. The research was carried out during the curricular internship of the author in the design office of Dallara Automobili S.P.A, which was the background of the work. The objective of the project was to study alternative technologies and design solutions for racing cars' bodywork components, with particular reference to an endplate indeed. The goal is the weight and manufacturing costs reduction. The conventional state-of-art technology consists in a sandwich panel layout involving composite skins and honeycomb (or polymeric foam) core. The main constraint of the project was the freezing of the external shape of the reference part in order to keep its aerodynamic performance. This, together with the requirements of strength and stiffness of the part coherently with a given safety factor (fixed at 1,25) and the functional assembly requirements, guided the research and development in terms of materials' selection, manufacturing technologies and design layout. The main targets of the project were the weight and manufacturing costs reduction of the part. Conceptual solution variants were technically and economically compared and validated, basing also on preliminary finite element analysis and cost models. The most promising solution variant that was designed overall and allowed to achieve the targets of the project consisted in an alternative involving three bonded parts: an injection moulded polymeric body bonded to a compression moulded composite cover starting from pre-preg plies, together with a polymeric foam core. The final results achieved were a weight and unitary manufacturing costs reduction of roughly 15%.
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