Dissertação

{pt_PT=Brake Caliper Design and Optimisation for a Formula Student Vehicle} {} EVALUATED

{pt=Encontrar a melhor solução compatível para cada componente do carro tem sido o objetivo de muitas equipa de formula student, tal como acontece na indústria automobilística. Este trabalho aborda a substituição do travão atual do carro, por uma solução otimizada produzida por fabrico aditivo. O sistema atual foi analisado, resultando num valor de compliance de 10000 Nmm. Foi estabelecido um diâmetro de 25mm para os êmbolos. A interpretação dos resultados da otimização topológica terminou numa solução 12.5% mais leve. Um modelo de transmissão de calor determinou uma temperatura de estabilização do sistema de 480ºC após duas voltas em circuito, tolerável pelo material da pinça e dos discos. O fabrico da pinça foi introduzido com referência às mudanças necessárias que permitam a maquinação das zonas com toleranciamento dimensional. Foi proposta uma solução alternativa, com o suporte de um software de edição de malhas, resultando numa recriação mais precisa do design topológico e 23% mais leve. Estabeleceu-se uma comparação entre os três componentes, focada na rigidez, redução de peso e comparação de custos do ponto de vista da produção. A solução final tem um custo de produção de 550€. Já a solução atual é vendida por 634€., en=Finding the best suitable solution for each component of the car has been the objective of many formula student teams, similarly to the professional motorsport industry. This research is focused on the car's brake caliper replacement by an additive manufactured solution. The current system was analysed, resulting in a 10000 Nmm compliance objective for the new design. The new piston diameter was specified as 25mm. The topology optimisation results interpretation ended in a 12.5% lighter caliper. A transient heat transfer model has shown a settling temperature of 480ºC after two circuit laps, bearable for both the caliper and discs. The manufacturing of the caliper was introduced with the necessary changes to be made on the caliper to allow the later post-processing machining with tolerance dimensions. An alternative solution was proposed, created with facets editing capable software, resulting in a most accurate topology recreation and in a 23% lighter component. The conclusions between the three components were made, focusing on compliance maintenance, percentage of weight reduction and cost comparison from the production point of view. The final solution production cost is around 550€, while the current solution selling price is 634€.}
{pt=Travões, Fabrico aditivo, Formula Student, Otimização topológica, Projeto mecânico, Selective Laser Melting, en=Calipers, Additive manufacturing, Formula Student, Topology optimisation, Mechanical design, Selective Laser Melting}

Novembro 18, 2019, 17:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Alberto Gonçalves de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Hélder Carriço Rodrigues

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático