Manufacture and testing of a Formula Student Suspension

Abstract

La integración de componentes de suspensión de fibra de carbono representa un camino crítico para avanzar en el rendimiento y la seguridad de los autos de carrera en el siempre cambiante campo de la ingeniería automotriz. En este contexto, el pegado con adhesivo emerge como un proceso fundamental para lograr sistemas de suspensión confiables y de alto rendimiento. Esta tesis de maestría emprende una exploración exhaustiva del pegado con adhesivo, centrándose en la intrincada interacción entre tubos de fibra de carbono e insertos de aluminio, que se interconectan utilizando adhesivo epoxi estructural.

El objetivo principal de la investigación es diseñar, desarrollar y validar un proceso de pegado con adhesivo optimizado adaptado a las demandas únicas de los componentes de suspensión de fibra de carbono. Una investigación meticulosa de los procesos de fabricación y protocolos de pruebas busca desentrañar las complejidades de la fabricación de tubos compuestos y evaluar sus atributos de rendimiento. Los objetivos clave abarcan la refinación de los procesos de fabricación, la selección de materiales, la aplicación de adhesivos, la evaluación de la integridad estructural, las pruebas no destructivas y la optimización iterativa.

Para lograr estos objetivos, el estudio explora el estado del arte en técnicas de pegado con adhesivo, incluido el pegado compuesto-aluminio y los tipos de adhesivos. Las pruebas mecánicas abarcan métodos destructivos y no destructivos, como las pruebas de pelado y cizallamiento, junto con exámenes microscópicos para evaluar la calidad y confiabilidad del pegado. Los resultados de las pruebas de resistencia al pegado revelan la importancia crítica de la preparación adecuada del adhesivo y la curación en la obtención de una resistencia óptima.

En última instancia, las conclusiones del proyecto destacan el éxito en lograr una resistencia sólida de los pegados, enfatizando el papel fundamental de la preparación meticulosa de la superficie, la curación del adhesivo y el diseño iterativo. Este éxito mejora la integridad estructural y el rendimiento de los sistemas de suspensión. Además, la investigación contribuye al campo más amplio de las aplicaciones de pegado con adhesivo, mostrando avances en las prácticas de la ciencia de los materiales y la ingeniería. Los resultados no solo elevan el rendimiento del automóvil de la competencia Formula Student, sino que también prometen mejorar la integración de materiales compuestos en la industria automotriz.

The integration of carbon-fiber suspension components represents a critical avenue for advancing race car performance and safety in the ever-evolving domain of motorsport engineering. In this context, adhesive bonding emerges as a pivotal process for achieving reliable and high-performance suspension systems. This master's thesis undertakes a comprehensive exploration of adhesive bonding, focusing on the intricate interplay of carbon-fiber tubes and aluminum inserts, which are interconnected using structural epoxy adhesive.

The primary goal of the research is to design, develop, and validate an optimized adhesive bonding process tailored to the unique demands of carbon-fiber suspension components. A meticulous investigation into manufacturing processes and testing protocols aims to unravel the intricacies of composite tube fabrication and assess their performance attributes. Key objectives encompass refining manufacturing processes, material selection, adhesive application, structural integrity evaluation, non-destructive testing, and iterative optimization.

To achieve these objectives, the study delves into the state of the art in adhesive bonding techniques, including composite-aluminum bonding and adhesive types. Mechanical tests encompass destructive and non-destructive methods, such as peel and shear testing, along with microscopic examinations to assess bonding quality and reliability. Results from adhesive bond strength tests reveal the critical significance of proper curing and preparation in achieving optimal strength.

Ultimately, the project's conclusions highlight the success in achieving robust bond strength, emphasizing the pivotal role of meticulous surface preparation, adhesive curing, and iterative design. This success enhances the structural integrity and performance of suspension systems. Furthermore, the research contributes to the broader field of adhesive bonding applications, showcasing advancements in materials science and engineering practices. The outcomes not only elevate the performance of the Formula Student race car but also hold promise for enhancing composite material integration in the automotive industry.