Mould Design for Composite Body Structures

Abstract

This Bachelor’s Thesis was done for the Metropolia University of Applied Science’s Concept City Car Project, funded and initiated by TEKES, the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation, in the aim of designing and producing a lightweight vehicle for urban environments using bio composites in the body of the vehicle and having an engine that uses the next generation biodiesel as its fuel. This graduate study is but one of many done for this project, one of them being the foundation of this. The resulting product is to be unveiled at the Geneva Motorshow in spring 2014.

The aim of the study is to design and produce the moulds for the Concept City Car vehicle, using readymade surface models, done for another thesis, as the basis. The key points being the designing of the separable mould frame for the large roof and side panel assembly, the designing and production of the mould blanks and the designing of the required inserts. The biggest problems in the design process were the ever changing surface model designs, which lead to either to the need of redesigning the parts or redoing them completely.

The goal of the study was met in the sense of completing the mould designs and finishing the manufacturing of the moulds. In the process of making the study, it became clear that when designing large separable moulds, the manufacturing process has to be taken into close consideration; otherwise the assembling process could be problematic to say the least; the simpler, the better.

Insinöörityö toteutettiin osana Metropolian kestävän kehityksen kaupunkiautoprojektia, TEKESin ja muiden yhteistyökumppaneiden avustamana. Projektin tarkoituksena on suunnitella ja rakentaa kevyt kaupunkiympäristöön soveltuva ajoneuvoprototyyppi, joka käyttää polttoaineena seuraavan sukupolven biodieseliä, kantavissa rakenteissa biokomposiitteja ja ajoneuvon sisustassa biomateriaaleja. Ajoneuvoprototyyppi on tarkoitus esitellä Geneven autonäyttelyssä keväällä 2014.

Tämän insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ja valmistaa prototyyppiajoneuvon komposiittirakenteiden muotit, toista insinöörityötä pohjana käyttäen. Päätavoitteena oli suunnitella jaettava muottirunko isoille kylki- ja kattopuoliskoille, pienempien muottiaihioiden suunnittelu ja valmistus ja tarvittavien inserttien suunnittelu. Suurin ongelma insinöörityössä oli jatkuvasti muuttuvat ajoneuvon korin pintamallit, joita käytettiin muottisuunnittelun pohjana, minkä takia monia muottimalleja piti muuttaa tai jopa tehdä kokonaan uudelleen.

Työn tavoite saavutettiin, sillä muottien ja muottirungon suunnittelutyö ja valmistus on saatu päätökseen. Insinöörityötä tehdessä selvisi, että suuria, muottirungon vaativia muotteja suunniteltaessa pitää ottaa tarkasti huomioon valmistusprosessit, jotta valmistus olisi mahdollisimman helppoa tai edes mahdollista. Mitä yksinkertaisempi konstruktio, sitä helpompi se on toteuttaa.