Auton eturungon suunnittelu ja valmistus : Metropolia ConceptCar

Abstract

Tämän insinöörityön aiheena on suunnitella Metropolia Ammattikorkeakoulun kaupunkiautoprojektiin eturunko. Runko oli tarkoitus suunnitella itse ja valmistaa painemuovaamalla Kemi-Tornion ammattikorkeakoulussa suurlujuuksisesta ohutlevyteräksestä.

Suunnittelu tapahtui käytännössä kokonaan virtuaaliympäristössä Catia V5R20 -ohjelmalla. Lisäksi rungolle tehtiin lujuuslaskentaa Abaqus-ohjelmaa apuna käyttäen. Lujuuslaskennalla haluttiin varmistaa eturungon kestävyys ja toisaalta myös välttää liian järeän rakenteen tekemistä painonsäästö huomioon ottaen.

Osien kokoonpano suunniteltiin tehtäväksi oman oppilaitoksemme tiloissa käyttämällä liitäntämenetelmänä vastushitsauksen ja koriliiman yhdistelmää. Suunnitelmat muuttuivat työn tekemisen aikana kuitenkin melko radikaalisti, kun ohutlevyrakenteesta jouduttiin luopumaan ja se päätettiin korvata putkirungolla. Tämä tarkoitti myös sitä, että Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu ei ollut osallisena työn toteuttamisessa. Alun perin tavoitteena oli myös tehdä itse rungon kokoonpano, mutta suunnitelmien muutoksista johtuneiden aikatauluongelmien takia se jätettiin pois työstä.

Lopputuloksena oli lähes tuotantovalmis malli ohutlevystä valmistettavasta eturungosta sekä myöhemmin projektin aikana valmistettava malli putkirakenteisesta rungosta.

Vaikka ohutlevystä tehty rakenne jäi toteuttamatta, on tämän työn tarkoituksena toimia ohjeena niin ohutlevystä kuin putkirungostakin tehdyn rungon suunnitteluun ja valmistukseen.

The purpose of this thesis was to design the front frame for the Metropolia’s ConceptCar project. The frame was supposed to be designed in-house and produced from ultra-high-strength steel by Kemi-Tornio University of Applied Sciences.

Catia V5R20 CAD-program was used in the designing of the model. In addition, the strength calculations were made with Abaqus FEM-software. The aim of the strength calculations was to ensure the rigidity of the frame and on the other hand to see that the structure would not be made unnecessarily heavy.

The assembly of the parts was first planned to be done with a combination of spot welding and structural adhesive in the facilities provided by Metropolia. These initial plans changed along the way, however, and everything related to the sheet metal design had to be abandoned. As a backup plan the sheet metal structure was replaced by a tubular frame made out of high strength steel pipe. This change also meant that the Kemi-Tornio University of Applied Sciences took no part whatsoever in the making of the study.

The assembly of the front frame was first thought to be a part of the study as well but due to delays in the schedule it had to be left out. The result of the present study is thus a close to production ready model of a sheet metal structure and a model of a tubular frame which will be manufactured in a later stage of the project.

Even though the sheet metal frame could not be produced, the purpose of the thesis to give some guidelines to designing and manufacturing both sheet metal and tubular frame was met.