Het is vandaag weer wetenschap woensdag! De dag waarop wij jullie een stukje wijzer maken over de technische aspecten van ons project. Vandaag leggen Edward en Menno uit wat Structureel Ontwerp inhoudt en hoe belangrijk goede lijmverbindingen zijn. Zij hebben zelfs de moeite genomen om een videocursus voor jullie te maken. Wij wensen jullie veel plezier bij deze minicursus Structureel Ontwerp!
Wat is de grote uitdaging voor Structureel Ontwerp?
“Als engineer van het structurele ontwerp ben je verantwoordelijk voor de stevigheid van de dragende structuur van de zonneauto” legt Edward uit. De dragende structuur van de auto is eigenlijk de ruggengraat van onze zonneauto. De zonneauto is erg licht en zeer aerodynamisch, maar de structuur moet toch grote krachten kunnen weerstaan. “Het blijft een raceauto die met meer dan 100kmh over de Australische wegen scheurt.” Bij het ontwerpen van een sterke structuur moet voortdurend rekening gehouden worden met de wensen van andere disciplines. De constructie moet passen binnen het Aerodynamische ontwerp van de auto, Mechanica wil stevige punten hebben om bijvoorbeeld de wielophangingen aan te bevestigen en tegelijkertijd moet er ruimte over gelaten worden voor alle Elektronische componenten. Een hele uitdaging dus waarbij goede communicatie tussen de verschillende disciplines van groot belang is.
Waarom wordt een torsiebox gemaakt?
Voor de dragende structuur van onze zonneauto wordt een zogenaamde torsiebox ontworpen. Dit is een centrale stijve structuur in een holle rechthoekige vorm waar alle krachten naar toe geleid worden. Deze torsiebox wordt gemaakt uit hoogwaardig Carbon geleverd door TenCate Advanced Composites. “De uitdaging is om van zo min mogelijk lagen Carbon een zo sterk mogelijke torsiebox te maken om de constructie in zijn geheel zo licht mogelijk te houden” zegt Menno. Daarom wordt er een constante afweging gemaakt tussen gewicht en stijfheid.
Gaten zo groot als een deksel
“Gelukkig kunnen wij gebruik maken van software om het effect van krachten op verschillende materialen te simuleren. Om de simulaties allemaal nog wat ingewikkelder te maken moeten we ook rekening houden met gaten in de torsiebox.” Veel van de mechanische onderdelen worden direct aan de torsiebox bevestigd. Daarom zijn gaten in de torsiebox nodig om de delen in de binnenkant te kunnen bereiken. De gaten zijn echter niet veel groter dan een deksel op een pot augurken, waardoor er vaak creatieve manieren worden bedacht om de onderdelen te kunnen bevestigen.
Oppervlakte behandeling
Naast carbon gebruiken wij veel onderdelen van aluminium. De reden hiervoor is dat het licht materiaal is dat gemakkelijk te bewerken is. Daarnaast is het voor sommige toepassingen ook het beste materiaal. Als de kracht bijvoorbeeld op een klein punt terecht komt, kan een aluminium onderdeel gebruikt worden om de kracht te verspreiden. In onze zonneauto zitten meer dan 200 aluminium onderdelen waarvan de meesten worden bevestigd aan een onderdeel van carbon. Het bevestigen van onderdelen aan carbon kan op verschillende manieren.
Vandaag richten wij ons op het maken van een sterke lijmverbinding, omdat dit de toepassing is die wij het meeste gebruiken. Bij het maken van een sterke lijmverbinding komt meer kijken dan het smeren van een kloddertje lijm hier en daar om vervolgens het geheel tussen een paar wasknijpers te laten drogen. “De te verlijmen oppervlaktes moeten voor het aanbrengen van de lijm goed behandeld worden. Denk bijvoorbeeld aan het schuren en ontvetten van het materiaal” legt Edward uit. Of het oppervlak goed geprepareerd is valt te testen door een oppervlakte-energie test uit te voeren. “Dit klinkt heel ingewikkeld maar de test is heel eenvoudig uit te voeren”. Hoe de oppervlakte-energie getest kan worden, legt Edward uit in zijn videocursus.
De afbeeldingen hierboven visualiseren de oppervlakte energie test. Op de afbeelding links is duidelijk te zien dat aan de binnenkant van het carbonbuisje sprake is van ‘good wetting’, wat betekent dat deze buis geschikt is om verlijmd te worden!
Ben je nou erg nieuwsgierig geworden en zou je graag meer uitgelegd willen hebben van onze expert Edward? Kijk dan gauw onze aflevering in Proefkonijnen terug in de volgende link. Kijk dan vanaf minuut 37. Hier legt Edward van alles uit over kinetische energie!
Recent Comments