Formula Student -kilpa-auton rungon valmistustarkkuuden todentaminen 3D-skannauksen avulla

Abstract

Insinöörityössä tarkastellaan Formula Student -sarjassa kilpailevan HPF011-kilpa-auton rungon valmistustarkkuutta 3D-skannauksen avulla. Työn tarkoituksena on etsiä putkirungon valmistuksessa syntyneitä valmistusteknisiä virheitä. Työssä selvitetään myös, miten virheet ovat mahdollisesti aiheutuneet ja miten ne vaikuttavat auton ominaisuuksiin. Kun virheiden aiheuttajat on saatu selville, pystytään samankaltaisten virheiden tekemistä välttämään seuraavien runkojen valmistus- sekä suunnitteluvaiheissa. Putkirungon valmistuksessa syntyneitä poikkeamia tarkastellaan vertaamalla digitoitua mallia suunniteltuun CAD-malliin. Työssä käydään läpi digitointitapahtuman eri vaiheet, sekä esitetään kuinka digitoidun mallin vertaaminen suunniteltuun CAD-mallin tapahtuu. Lisäksi työssä esitellään 3D-skannauksen ja optisen mittaamisen perusperiaatteita sekä esitellään pääpiirteittäin saksalaisen GOMin valmistamia mittalaitteita, joilla formula-auton rungon mittaus on suoritettu. Työn tuloksena rungosta saatiin tietokoneelle mittatarkka 3D-malli, jota CAD-malliin vertaamalla tutkittiin valmistusvirheitä. Rungosta löytyi muutamia selviä valmistuksessa syntyneitä poikkeamia. Myös poikkeamien aiheuttajat pystyttiin kartoittamaan. Poikkeamien vaikutukset auton ominaisuuksiin todettiin kuitenkin verrattain pieniksi.

Fabrication accuracy of the frame of a HPF011 race car, which participates in the Formula Student race series, was verificated with 3D-scanner in this Bachelor’s thesis. The aim of this thesis was to find errors that occurred during the fabrication process. How the errors occurred and what their effects on the car were, is also analyzed in this thesis. When the sources of failures are found, errors can be avoided when designing and fabricating a new frame. Deviations which occurred during the fabrication process of the tubular frame were inspected by comparing the digitized model to the CAD-model. This thesis describes the various steps of the digitizing process and presents how comparison between the digitized model and the CAD-model is carried out. In addition, the basic principles of 3D-scanning and optical measuring are presented in this thesis. Also measuring devices made by the German GOM, which was used to measure the frame of the Formula car, are presented in the outline. As a result of this thesis an accurate 3D computer model was created and it was compared to the CAD-model. There were few clear deviations on the frame which had occurred in the fabrication process. The sources of deviations were also clarified. However, the effects of the deviations on the car were comparatively small.