🏎️ TEKNOFEST

Kohlefaser-Monocoque-Chassis-Projekt

Hochleistungs-Monocoque-Chassis aus Sandwich-Verbundwerkstoff, entwickelt, hergestellt und optimiert für Efficiency Challenge Electric Vehicle Racing

12kg

Gesamtgewicht

22mm

Plattenstärke

6 Etagen

Kohlefaser

1,5 Tage

Aushärtezeit

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Zweck und Umfang des Projekts

Das Hauptziel dieses Projekts ist TÜBİTAK organisiert von TEKNOFEST Efficiency Challenge-Rennen für ElektrofahrzeugeUnser Ziel war es, für unser Team, das am teilnehmen wird, ein innovatives Chassis zu entwickeln, das die Kriterien Leistung, Sicherheit und Leichtigkeit vereint. Die Bedeutung von Elektrofahrzeugen nimmt aufgrund steigender Preise für fossile Brennstoffe und strenger Emissionsstandards von Tag zu Tag zu.

⚖️ Leichtigkeit und hohe Festigkeit Minimierung des Gesamtgewichts des Fahrzeugs und Maximierung der strukturellen Integrität durch Verwendung einer Sandwich-Verbundstruktur aus Kohlefaser und PVC-Schaum anstelle herkömmlicher Fahrgestellmaterialien.	🔩 Steifigkeit Bietet Torsions- und Biegesteifigkeit, die für das Fahrverhalten und die Fahrdynamik des Fahrzeugs von entscheidender Bedeutung ist.
🛡️ Sicherheit und Ergonomie Die Schaffung eines ergonomischen Designs, das den Wettbewerbsbestimmungen entspricht, gewährleistet die Sicherheit des Piloten.	🏭 Herstellbarkeit Umsetzung des theoretischen Entwurfs in ein physisches Produkt mit modernen Verbundfertigungstechniken wie der Vakuumverpackung.

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Designprozess (CAD)

Fahrgestelldesign, Solidworks Es wurde in sorgfältiger Arbeit mit einem soliden Modellierungsprogramm durchgeführt. Folgende Parameter wurden während der Entwurfsphase berücksichtigt:

Parameter	Beschreibung
Vorschriften	Die in den TEKNOFEST-Spezifikationen angegebenen Mindestbreiten- und -längenmaße wurden eingehalten.
Ergonomie	Das Innenvolumen wurde so gestaltet, dass zwei Sparco Sprint-Rennsitze nebeneinander Platz finden, um den Komfort und die Sicherheit der Piloten zu gewährleisten.
Mechanische Integration	Berücksichtigt wurden die Positionen kritischer mechanischer Komponenten wie die Fähigkeit der Räder, sich in einem Drehwinkel von 30–35° zu drehen, und die Platzierung des Motors, der Batterie und der Aufhängungssysteme.

📐 Sandwich-Gebäudekonfiguration

200 g/m² 3K-Carbonfasergewebe mit 3 Lagen unten und 3 Lagen oben zwischen diesen Schichten 20 mm dicker Airex C70.48 PVC-Schaum durch Platzieren erstellt 22 mm dick Es wurde eine Sandwich-Monocoque-Struktur entworfen.

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Finite-Elemente-Analyse (FEA) und Optimierung

Um die theoretische Leistung des Entwurfs zu überprüfen und strukturelle Schwächen zu erkennen ANSYS Workbench 2021 R2 Programm verwendet wurde. Aufgrund der komplexen Struktur von Verbundwerkstoffen werden Analysen von Experten auf diesem Gebiet durchgeführt. ACP (ANSYS Composite PrepPost) Es wurde mit dem Modul durchgeführt.

Analysephase	Details
Modellvorbereitung	Das in Solidworks entworfene Modell wurde in Ansys DesignModeler in ein Oberflächenmodell umgewandelt.
Materialdaten	In das System wurden technische Daten von Kohlefaser- und Airex-Schaumstoffen aus der MATWEB-Datenbank eingegeben.
Lamina-Struktur	Im ACP-Modul wird eine Lamellenstruktur bestehend aus 6 Lagen Kohlefaser und Schaumstoffkern definiert, die in Winkeln von 0-90° und ±45° angeordnet werden.
Ladezustand	Die statische Strukturanalyse wurde durchgeführt, indem eine Drucklast von 0,1 MPa auf das Chassis ausgeübt wurde.

⚠️ Erstes Analyseergebnis

Als Ergebnis der ersten Analyse im mittleren Teil des Chassis 154,69 mm Es wurde ein hoher Verformungswert beobachtet. Dieses Ergebnis zeigte, dass das Design eine Schwachstelle aufwies.

✅ Optimierungsprozess

Angesichts der aus der Analyse gewonnenen Daten kehrten wir zum Solidworks-Modell zurück, fügten strukturelle Verstärkungen im mittleren Teil des Chassis hinzu und entwarfen das Design. wurde überarbeitet. Dieser iterative Prozess erhöhte die Festigkeit des Designs und reduzierte die Verformung auf ein akzeptables Maß. Dieser Schritt beweist, dass es sich bei dem Projekt nicht nur um eine Designstudie, sondern auch um einen technischen Optimierungsprozess handelt.

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Physischer Produktionsprozess (Fertigung)

Nachdem die Design- und Analysephasen erfolgreich abgeschlossen waren, begann die physische Produktion des optimierten Chassis. Als Produktionsmethode bietet es ein hohes Faservolumenverhältnis und ein niedriges Hohlraumverhältnis. Vakuumverpackungsmethode wurde bevorzugt.

📦 Verwendete Materialien

🧵 224 Uni-Carbonfasergewebe	🧱 Airex C70.48 und C70.75 PVC-Schaum
🧪 MGS L160-H160 Epoxidharz	📦 Vakuumbeutel-Set

🔄 Produktionsschritte

Formvorbereitung

Die Oberfläche der Holzform wird gereinigt, um ein Anhaften des Stücks zu verhindern. Wachs (Formtrennmittel) Es war bedeckt mit.

Untere Kohlenstofffaserschichten

Die ersten 3 Schichten Kohlefasergewebe wurden auf die Form gelegt und jede Schicht per Handeinzahlungsmethode Es wurde mit Epoxidharz im Verhältnis 100:25 getränkt.

Platzierung des Schaumstoffkerns

Auf Schichten aus Kohlefaser wurde ein mit Harz imprägnierter PVC-Schaumkern gelegt.

Obere Kohlefaserschichten

Die restlichen 3 Kohlefaserschichten wurden auf die gleiche Weise auf den Schaumstoff gelegt und verharzt.

Hilfsmaterialschichten

Um überschüssiges Harz aufzunehmen und die Schichten fest zu verbinden, ist die Struktur Abziehtuch, Fluchtbeutel und Vakuumdecke Es war bedeckt mit.

Vakuumanwendung

ganze Struktur Vakuumbeutel Es wurde hineingebracht, mit Klebeband versiegelt und die Luft im Inneren mit der Vakuumpumpe vollständig entfernt.

Aushärten

Gebäude, 1,5 Tage Es wurde lange Zeit unter Vakuum aushärten (einfrieren) gelassen.

🏆

Projektergebnis

Erfolgreich abgeschlossen!

12kg

Am Ende all dieser anspruchsvollen Prozesse wurde erfolgreich ein Monocoque-Chassis aus Kohlefaserverbundwerkstoff mit hoher Festigkeit und Steifigkeit hergestellt, das für TEKNOFEST-Rennen bereit ist.

Hohe Festigkeit Geringes Gewicht Optimiert Bereit zum Rennen Sandwich-Verbundwerkstoff

Dieses Projekt deckt alles vom Konzept über das Design, die Simulation bis zur Optimierung und schließlich die physische Produktion ab. alle Ingenieurdisziplinen Es war eine umfassende umfassende Studie.

Im Rahmen dieses Projekts eingesetzte Software und Technologien:

Solidworks ANSYS Workbench ANSYS ACP Vakuumverpackung Kohlefaserverbundwerkstoff