ENG/NL
Door Maxim Peters
Het ontwerpen van de structuur van RED Shift, de zonneauto van Solar Team Twente, is een hele klus. Het omvat alles van het uitdenken en ontwerpen van de shell en de interne ribstructuur tot het produceren ervan. Die interne structuur is de ruggengraat van de zonneauto en vormt de verbinding tussen de aerodynamische buitenschil en alle mechanica en elektronica in de zonneauto.
Het is het eerste wat je van RED Shift ziet: de buitenkant van de auto genaamd de shell. De shell is de optimale balans van alles wat in de auto moet passen en een zo aerodynamisch mogelijke auto. Hoe kleiner, hoe beter voor de aerodynamica, maar ook hoe krapper de ruimte om bijvoorbeeld de wielophanging in te plaatsen. Als de vorm van de shell uiteindelijk bepaald is, moet er nog rekening worden gehouden met het gewicht, de sterkte en de gladheid van de buitenkant ervan. Om die problemen te tackelen, wordt gebruik gemaakt van zogeheten prepregs, pre-impregnated carbon. Dit is koolstofweefsel waar al precies de goede hoeveelheid hars in zit en dit materiaal is zowel heel licht, als ook heel sterk.
De perfecte ‘taart’ bakken
In een computermodel komt dat allemaal prachtig bij elkaar, maar hoe vertaal je dat naar de praktijk? Hoe maak je die shell? Door middel van een mal. Een mal is eigenlijk een hele grote bakvorm die tot op de micrometer de vorm van de figuurlijke taart, in dit geval de auto, heeft. Als hier dan een aantal lagen prepregs in wordt gelegd en afgebakken, heb je de shell. Dat klinkt heel makkelijk, maar dat is het helaas niet, want bij het afkoelen krimpen de mal en de shell. Ook moet de shell heel glad zijn. Dat betekent dat je niet zomaar een ‘bakvorm’ kan gebruiken, maar dat de ‘bakvorm’ niet harder mag krimpen dan de shell en heel glad moet zijn. Als de ‘bakvorm’ harder krimpt dan de ‘taart’ bij het afkoelen, zou de ‘taart’ klem komen te zitten. Om dus een perfecte mal te hebben, hebben we deze zelf gemaakt, ook weer van koolstofvezel. En als alles dan goed gaat, heb je de perfecte ‘taart’: licht, sterk, glad en uiterst nauwkeurig.
Schoenendoos als skelet
Als de shell klaar is, zijn we er echter nog lang niet. De shell is namelijk wel sterk, maar nog niet stijf genoeg. Net zoals je aan tenten weinig hebt zonder tentstokken. De ‘tentstokken’, in dit geval, zijn de ribben die in de zonneauto worden geplaatst. Deze ribben vormen het skelet van de auto. Dit skelet heet de torsiebox, de vorm daarvan is te vergelijken met een uitgerekte schoenendoos die over de lengte van de auto is geplaatst. De torsiebox, bestaande dus uit ribben, geeft zowel stijfheid aan het geheel als ook plekken waar onderdelen aan kunnen worden gemonteerd, zogeheten interfaces. Een voorbeeld van zo’n interface is waar de wielophanging aan de torsiebox is gemonteerd. De grote uitdaging deze editie van de Bridgestone World Solar Challenge is dat RED Shift veel smaller is dan haar voorgangers. De ruimtebesparingen konden niet bij de wielophanging worden gehaald en dus moest alles komen uit de torsiebox. Die is nu maar 30 cm breed (bijna drie keer smaller dan voorgaande auto’s). Maar met een kleinere torsiebox moesten nog wel de grote krachten die de zonneauto te verduren krijgt, worden opgevangen. Met vele berekeningen en simulaties hebben we de juiste plekken daarom lokaal verstevigd en zijn de ribben stevig en nog steeds enorm licht.
Al met al is het ontwerpen van de structuur van RED Shift dus een enorme opdracht om door de hele auto heen een optimale balans te vinden tussen gewicht, sterkte, stijfheid en ruimte-indeling.
RED Shift: de toekomst?
Dit hele proces is vergelijkbaar met de (sport)auto-industrie, waar de shell vergelijkbaar is met de carrosserie en de torsiebox met het chassis. Groot verschil is nu nog het materiaalgebruik, maar in de toekomst zullen personenauto’s ook meer en meer koolstofvezel onderdelen krijgen wanneer de productie daarvan goedkoper en sneller wordt. Structureel gezien is RED Shift dus mogelijk een voorloper van jouw toekomstige personenauto.
Recent Comments