Ruiskuvaletun kestomuovikomposiitin soveltuvuus Formula Student -kilpa-auton alustarakenteisiin

Abstract

Tässä insinöörityössä tutkitaan ruiskuvalettujen kestomuovikomposiittiosien soveltuvuutta Metropolia Ammattikorkeakoulun Formula Student -kilpa-auton alustarakenteisiin. Työssä keskitytään auton tukivarsissa aiemmin käytettyjen magnesium- ja alumiinipäätyjen korvaamiseen ruiskuvaletuilla muovipäädyillä. Metallipäätyjen heikkous on niiden vaatima suuri työmäärä. Ruiskuvalamalla voidaan yhdessä prosessissa tuottaa nopeasti ja taloudellisesti suuria määriä valmiita tukivarsipäätyjä. Formula Student -kilpailujen yksi arvostelukriteereistä on sarjatuotannollisesti taloudellisiin ratkaisuihin pyrkiminen. Työssä kuvataan ruiskuvalukone ja -prosessi, tukivarsisuunnittelu ja sen lähtökohdat, muotin suunnittelu ja valmistus, prototyyppien valmistus ja osien testaaminen käytännössä. Tukivarsipäädyt onnistuivat hyvin, vaikka valmiita tukivarsia ei radalla asti päästykään testaamaan. Työn tulosten pohjalta voidaan jatkaa tukivarsien muovipäätyjen tai muiden rakenteellisten ruiskuvalukomponenttien kehittelyä tuleviin autoihin.

This thesis evaluates feasibility of using injection molded thermoplastic composites in the chassis structures of the Formula Student race car. It focuses on replacing the previously used magnesium and aluminium a-arm ends with injection molded plastic ends. The major drawback of metallic ends is high workload required for each end. With injection molding it is possible to make loads of a-arm ends fast and cost-effectively in a single process. One of the judging criteria in Formula Student competitions is aiming at cost-effective solutions in mass production. This thesis describes injection molding machine and process, a-arm design and its starting points, mold design and manufacturing, prototype making and testing in practice. Plastic a-arm ends seemed to work very well even though actual track testing of a-arms was not carried out. With results of this study it is easier to continue developing a-arms with plastic ends or other structural injection molded plastic parts for future race cars.