Progettazione del Telaio A/A 2016-2017

Lezione 1        27/02/2017

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A cura di: Alice Moretti, Luciana Maria Bongermino

Lezione introduttiva ing. Baldini
Approccio per la costruzione di telai leggeri:
negli anni ‘60/’70 si inizia ad utilizzare la fibra di carbonio per alleggerire pur perdendo in rigidezza, in modo da ottenere telai più leggeri con sezioni più grandi.
La fibra di carbonio è un materiale composito che dà la possibilità di progettare il materiale all’interno della struttura.
Negli anni ’80 c’è uno switch tecnologico in Formula 1 con l’introduzione delle prime monoscocche in carbonio. Venivano utilizzati l’alluminio con degli honeycomb (distanziali che servono per aumentare l’inerzia ovvero grandi pannellature in fibre di vetro, fibre di carbonio) e l’assemblaggio era fatto o con la saldatura laser welding of stailess steels o con incollaggi di alluminio con acciaio.
In questi anni è stata progettata

-	la GTO Evoluzione con space frame in acciaio, tubi in composito e pannelli in kevlar

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-	vetture di serie con cofano in carbonio e parte alta del tetto in composito

-	la F40 con vasca in fibra di carbonio ed è la prima vettura in cui è stata usata una tecnologia F1 all’interno di telai di Ferrari

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Negli anni ’90 si passa dall’acciaio all’alluminio e la fibra di carbonio nonostante sia un ottimo performante non viene più utilizzato perché ha alti costi, problemi di riciclabilità ed è una tecnologia non ancora matura da entrare nel processo produttivo di auto di serie a basso peso; in caso di piccoli incidenti non ti accorgi di un’area che ha subito frattura perché può essere interlaminare e in seguito può portare ad una rottura definitiva. Il carbonio è usato solo per raggiungere un miglior compromesso tra peso e costo per le vetture top car (edizioni limitate).
L’utilizzo di multi materiali porta problemi nelle giunzioni: 

-	la saldatura alluminio + alluminio è facile da realizzare

-	la giunzione alluminio + acciaio richiede bullonatura o incollaggio quindi perdo in efficienza e continuità della struttura.

È importante, per la dinamica del veicolo, che i punti dove si attaccano le sospensioni siano in tolleranza il meglio possibile.
Il telaio “space frame” è formato da fusi estrusi e lamiere: utilizza travi, quindi gli estrusi dove voglio far passare i carichi e le fusioni le utilizzo nelle giunzioni.

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I puntoni servono per assorbire gli urti frontali e posteriori in crush test.
Un telaio deve:

-	sopperire alla dinamica del veicolo, essere rigido quanto basta

-	garantire che non ci sia rolling noise, cavità dello pneumatico che fa rumore
 
-	superare i crush test

Le fasi di progettazione per un telaio sono:

-	realizzazione modello al CAD

-	lista di calcoli al FEM che mi permette di trovare la rigidezza della struttura e la fatica nei casi limite di: frenata massima e accelerazione massima

-	l’ NVH (noise vibration harshness)

-	valutazione delle inertanze (rigidezze locali)

-	test di crush dell’intero veicolo

-	stima del tiro delle cinture 

-	analisi dei costi

-	scelta dei fornitori

Le prime due fasi vengono ripetute in un loop continuo per ottimizzare al meglio la geometria.