Formula Student versenyautó monocoque vázának forgácsolhatósági vizsgálata
A Formula Student a világ egyik legismertebb mérnöki versenysorozata egyetemi hallgatók részére, amelyben közel 1000 egyetemi csapat vesz részt világszerte. A verseny fő célja - az egyetemen szerzett elméleti tudás és gyakorlati tapasztalatok kombinálásával - összetett konstrukciós- és gyártástervezési, versenyautóépítési, tesztelési, valamint pályaversenyzési feladatok és kihívások eredményes teljesítése. A BME Motorsport egy 2018-ban alakult egyetemi csapat, amely belső égésű motorral szerelt versenyautókat fejleszt. A csapat váz-csoportjának szakmai vezetőjeként lehetőségem adódott több versenyautó vázának konstrukciós- és gyártástervezését, valamint gyártási folyamatait koordinálni; mely időszak alatt számos speciális problémával és kihívással találkoztam, melyek hatására tudományos igényességű vizsgálatra szántam el magamat.
Mint bármely másik technikai versenysportban a Formula Studentben is elsőszámú szempont az versenyautó össztömegének minimalizálása, a maximális teljesítmény elérése érdekében. Csapatunk is ezen fő szempontot szem előtt tartva döntött úgy, hogy versenyautóinak első vázához szénszállal erősített polimer (CFRP) mátrixú kompozit anyagot használ.
A polimer mátrixú kompozitok és így a belőlük készített szendvicsszerkezetek gyártástechnológiai sajátosságai miatt csupán egy műveletben közel a végleges alakra lehet gyártani az esetek egy részében, azonban gyakran elengedhetetlen bizonyos forgácsolási műveletelemek elvégzése is, hogy biztosítani lehessen az előírt méret- és alaktűréseket, valamint a szerelhetőségi alaksajátosságokat. A CFRP kompozitok önmagukban is a nehezen forgácsolható anyagok csoportjába tartoznak az inhomogén és anizotróp tulajdonságaik, valamint az erősítőanyagok (szénszálak) erősen abrazív koptató hatása miatt. Ezen anyagok szendvicsszerkezetben történő alkalmazása esetén forgácsolhatósági szempontból újabb kihívásokba ütközünk. A szendvicsszerkezetben alkalmazott anyagtípusok számának növelése az homogenitás csökkenését és az anyaghatárokon fellépő különleges, eddig széleskörűen még nem vizsgált forgácsolási mechanizmusokat vonja maga után.
Kutatási tevékenységem fő célja a szénszállal erősített polimer mátrixú kompozitból és aramid méhsejtből álló szendvicsszerkezet fúrási technológiáján keresztül történő forgácsolhatósági vizsgálata, különös tekintettel a forgácsolási erő és sorjaképződés kísérleti vizsgálatára. A fúrási kísérletekhez egy speciális fúrókészüléket terveztem, mely kompatibilis a KISTLER 9257b típusú erőmérő cellával. A kísérleteket módszeresen terveztem meg, két különböző típusú CFRP szendvicsszerkezetet és két különböző élgeometriájú fúrószerszám hatásait vizsgáltam különböző előtolások mellett.
A kutatás során meghatározott vizsgálati szempontok kijelölték a jövőbeli tudományos tevékenységek és fejlesztések irányvonalait. Továbbá a forgácsolhatósági vizsgálatok alkalmazhatósági oldalról közelítik meg az általunk vizsgált szerkezet és anyagok értékelését, ezáltal optimalizációs szempontok is meghatározásra kerültek az újszerű - alig, vagy csak az elmúlt néhány évben vizsgált - anyag előállítására és elő- illetve utómegmunkálására vonatkozóan.
