Kilpa-auton imusarjan valmistaminen muovikomposiiteista ja 3D-tulostamalla
Aittokoski, Riku (2022)
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022053113730
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022053113730
Tiivistelmä
Tämän insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ja valmistaa muovikomposiiteista ja 3D-tulostamalla kilpa-autokäyttöön suorituskykyinen ja moottoriurheilun haastavat olosuhteet kestävä imusarjan painekotelo ja kokoonpanoon sisältyviä komponentteja.
Suunnitteluprosessin alkuvaiheessa perehdyttiin virtaustekniikan ja kaasujen teoriaan, jotta voitiin suunnitella mahdollisimman hyvin ja tasaisesti virtaavia komponentteja. Suunnittelutyön jälkeen suoritettiin imusarjalle virtaussimulointi tuotekehityksen tueksi.
Projektin kohdeajoneuvona oli 1987 Buick Regal Turbo-T, jonka tehdasmallin 3,8-litrainen V6-moottori korvattiin NASCAR-sarjaan kehitetyllä alumiinilohkoisella Stage-2 On-center -V6-moottorilla. Tämänkaltaisen erikoismoottorin jälkituotanto-osien heikon saatavuuden vuoksi komponentteja joudutaan pääsääntöisesti valmistamaan itse tai teettämään tilaustyönä.
Opinnäytetyössä haluttiin selvittää, olisiko 3D-tulostamalla mahdollista valmistaa laadukkaita ja muotoilultaan sellaisia komponentteja, joiden valmistus alumiinista koneistamalla ei olisi kannattavaa. Kokoonpanon komponenttien lisäksi 3D-tulostamista hyödynnettiin myös kevytrakennekomposiiteista valmistettavien osien muottien tuottamiseen.
Opinnäytetyön lopputuloksena saatiin valmistettua kevyt ja kestävä imusarjakokonaisuus, jossa on komposiittiplenum ja jonka kokonaispituutta on mahdollista säätää. Imusarjan kokonaispituuden muokkaaminen imutorvia vaihtamalla mahdollistaa moottorin vääntöominaisuuksien ratakohtaisten säätämisen. Tarvittaessa imutorvia voidaan valmistaa lisää eripituisina ja -muotoisina. Kokoonpano viimeistellään käyttökuntoon opinnäytetyön jälkeen.
Suunnitteluprosessin alkuvaiheessa perehdyttiin virtaustekniikan ja kaasujen teoriaan, jotta voitiin suunnitella mahdollisimman hyvin ja tasaisesti virtaavia komponentteja. Suunnittelutyön jälkeen suoritettiin imusarjalle virtaussimulointi tuotekehityksen tueksi.
Projektin kohdeajoneuvona oli 1987 Buick Regal Turbo-T, jonka tehdasmallin 3,8-litrainen V6-moottori korvattiin NASCAR-sarjaan kehitetyllä alumiinilohkoisella Stage-2 On-center -V6-moottorilla. Tämänkaltaisen erikoismoottorin jälkituotanto-osien heikon saatavuuden vuoksi komponentteja joudutaan pääsääntöisesti valmistamaan itse tai teettämään tilaustyönä.
Opinnäytetyössä haluttiin selvittää, olisiko 3D-tulostamalla mahdollista valmistaa laadukkaita ja muotoilultaan sellaisia komponentteja, joiden valmistus alumiinista koneistamalla ei olisi kannattavaa. Kokoonpanon komponenttien lisäksi 3D-tulostamista hyödynnettiin myös kevytrakennekomposiiteista valmistettavien osien muottien tuottamiseen.
Opinnäytetyön lopputuloksena saatiin valmistettua kevyt ja kestävä imusarjakokonaisuus, jossa on komposiittiplenum ja jonka kokonaispituutta on mahdollista säätää. Imusarjan kokonaispituuden muokkaaminen imutorvia vaihtamalla mahdollistaa moottorin vääntöominaisuuksien ratakohtaisten säätämisen. Tarvittaessa imutorvia voidaan valmistaa lisää eripituisina ja -muotoisina. Kokoonpano viimeistellään käyttökuntoon opinnäytetyön jälkeen.