Student roadster: ustvarjamo, ker znamo … Uvod Projekt Student roadster se je zaïel leta 2000 kot ideja petih študentov konstrukterstva v zakljuïnem letniku univerzitetnega študija na Fakulteti za strojništvo. V naslednjih letih je skoraj 40 študentov na najmodernješi opremi v Centru za razvojna vred- notenja razdelalo celoten razvojni proces, vkljuïno s homologacijski- mi zahtevami prototipnega vozila. Center za razvojna vrednotenja je bil ustanovljen pred desetletjem na Fakulteti za strojništvo kot dol- goroïno sodelovanje razvojnora- ziskovalnega dela Laboratorija za vrednotenje konstrukcij (LAVEK) in razvojnoraziskovalnih oddelkov podjetij Cimos, d. d., Hella Saturnus Slovenija, d. o. o., TPV, d. d., in drugih. Naše in tuje dosežke razvoja temeljnega znanja smo v medseboj- nih dolgoroïnih pogodbah povezali z aplikativnimi cilji in zato združili finanïna sredstva, kadre in opremo. Ravno tovrstno partnerstvo je bilo predpogoj in temelj za zaïetek in uspešno realizacijo projekta Student roadster. Prvi velik pokrovitelj projekta je bilo podjetje Peugeot Slovenija, d. o. o., ki je doniralo vozilo peugeot 406, ki je služilo kot mehanska osnova za nov prototip. S tega vozila so bile vzete prednja in zadnja prema, motor in prenos, krmilni sistem, zavorni sistem, vetrobransko steklo ter vsa pripadajoïa elektronika. Od leta 2000 do 2004 je potekal veïji del razvojnoraziskovalnega dela. Do sedaj so študenti na projektu naredili skoraj 8 diplom, preko 30 seminarskih nalog in 5 samostojnih nalog. Najpomembnejša podroïja razvojnoraziskovalnega dela so bila: razvoj nosilne konstrukcije in vse potrebne trdnostne analize, ergo- nomija potniškega prostora, varnost vozila ter simulacije trka, vgradnja in prikljuïna mesta razliïnih sklopov ter oblika avtomobila. Leta 2005 se je zaïela izdelava prototipa, kar je tudi privedlo do sodelovanja in sponzor- stva pomembnih podjetij: Cimos, d. d., Hella Saturnus Slovenija, d. o. o., in Akrapoviï, d. d. Leta 2006 se je izdelava pospešila in v veliki meri zakljuïila novembra 2007 s predsta- vitvijo na Cimosovem forumu 2007. V naslednjih mesecih se je prototip še dokonïal z dodelavo notranjosti ter doživel konïno predstavitev 14. maja 2008 v kongresnem centru Mons. 330 Ventil 14 /2008/ 4 PREDSTAVITEV Uroš ROSA, Matija FAJDIGA, Marko NAGODE Uroš Rosa, univ. dipl. inž., prof. dr. Matija Fajdiga, univ. dipl. inž., izr. prof. dr. Marko Nagode, univ. dipl. inž.; vsi Univerza v Ljublja- ni, Fakulteta za strojništvo Slika 1. RazliÏne izvedbe nosilne konstrukcije glede na postavitev motorja in tip pogona 331 Ventil 14 /2008/ 4 PREDSTAVITEV Razvoj nosilne konstrukcije Nosilna konstrukcija avtomobila je grajena po principu “prostorskega okvira” oz. space-frame, kar je bolj poznano kot naïin gradnje lotusa elise in audija A8. V razvojnem postopku je bilo na- menjene veliko pozornosti ergonomiji potniškega prostora. Na zaïetku je bil narejen trakovni naïrt (tape-plan) v merilu1:1innato atrapa potniškega prostora, ki je omogoïala usedanje razliïnim ljudem ter s tem testiranje vseh nastavitev. Konïne ugotovitve so bile prenesene v 3D-model v pro- gramski paket Catia V5, ki so skupaj z ostalim sklopi in nosilno konstrukcijo tvorili celoten model avtomobila oz. t. i. package (slika 2). Glavna novost je modularna nosilna konstrukcija [1]. Cilj je bil izdelati enostavno, togo in cenovno ugod- no nosilno konstrukcijo. To je bilo doseženo z modularnim konceptom, ki ga sestavljajo trije glavni deli: pre- dnji del z motorjem in prenosom, osrednji del – kabina in zadnji del, kjer je namešïen rezervoar (slika 1). Osrednji del je oblikovan tako, da se enostavno prilagaja razliïnim kon- figuracijam vozila, od dvosedežne- ga roadsterja do kupeja2+2 .G l a v - ni gradniki nosilne konstrukcije so jeklene cevi in krivljena jeklena ploïevina. Na tak naïin sta doseženi velika vzvojna togost konstrukcije in enostavna izdelava. V razvojnem po- stopku je bilo v poteku optimizacije analiziranih 84 razliïnih verzij. Razvojna vrednotenja Numeriïne analize so v razvojno- raziskovalnem postopku izredno pomembne, kajti marsikateri preizkus v primeru unikatnega vozila ne more biti izveden (npr. preizkus trka). Veïina linearnih MKE-analiz je bila izvedena v Catia V5. Kompleksne nelinearne analize in analize trka so bile narejene v programskih paketih Ansys in LS-Dyna. Poleg doloïitve vzvojne (slika 3)i n upogibne togosti so bili preuïeni tudi razliïni naïini vožnje, kot so: vožnja ïez ovire, speljevanje, zaviranje in razliïne kombinacije pravkar našte- tih ([1], [2]). Za pohitritev analiz so bili doloïeni elementi, vzeti iz peu- geota 406, poenostavljeni. Tak primer je prednja McPhersonova obesa, ki je bila modelirana z linijskimi ele- menti. Varnost je eden najpomembnejših faktorjev pri konstruiranju avtomo- bila. Pritrditev varnostnih pasov je ena od zahtev homologacije. Njihovi prikljuïki so bili optimirani in ustrezno ovrednoteni, tako da izpolnjujejo vse zahteve [3]. Ena naj-kompleksnejših analiz je analiza trka. Na zaïetku je bilo opravljenega dosti dela na tem podroïju [4], kar je bila osnova za vse naslednje analize. Trenutno se v sklopu diplomske naloge Ane Bižal [13] izvaja simulacija ïelnega trka s 40-odstotnim prekritjem po predpisih EuroNCAP. 3D-model ïelnega trka in delni rezultati pri ïasu 0,005 sekunde so prikazani na sliki 4. Izdelava prototipa Izdelava prototipa je potekala v šte- vilnih korakih. Najprej je bilo razsta- vljeno in premerjeno vozilo peugeot 406. Vsi pomembni sklopi so bili zmodelirani in vneseni v skupen 3D- model vozila. Nosilna konstrukcija je bila zavarjena s pomoïjo posebej iz- delane varilne naprave, ki je omogo- ïala natanïno pozicioniranje prikljuï- nih mest prem in motorja. Po konïani izdelavi in antikorozij- ski zašïiti nosil- ne konstrukcije so bili vgrajeni vsi sklopi in e- lektronika. V za- dnjem koraku je bila na osnovi 3D-modela obli- ke na petosnem frezalnem CNC- stroju iz trde po- liuretanske pene izdelana oblika avtomobila. Pena Slika 2. 3D-model skupnega sestava vozila (package) Slika 3. Analiza vzvojne togosti nosilne konstrukcije je bila nato s poliestrom in steklenimi vlakni utrjena s pomoïjo vakuumske laminacije. Zunanjost je bila nato ustrezno liïarsko obdelana in pre- barvana s posebno veïslojno barvo, ki pod razliïnim zornim kotom spre- minja odtenek. V avtomobil je bil vgrajen tudi raïu- nalnik, ki se krmili preko zaslona na dotik, vgrajenega v centralno konzo- lo. Ta omogoïa upravljanje glasbe, telefonije, navigacije ter uporabe ka- terekoli aplikacije WinXP. Med dru- gim je bil v sodelovanju s študentom fizike iz Trsta Markom Torošem razvit tudi program za prepoznavanje pro- metnih znakov. Ta preko kamere, namešïene v vogalu vetrobranskega stekla, prepozna omejitve hitrosti in jih izpiše na zaslonu (slika 5). Kot zašïita pred krajo je vgrajen tudi ïi- talec prstnih odtisov, ki onemogoïa zagon nepooblašïenim osebam. ZakljuÏek FISITA, mednarodno združenje na podroïju avtomobilske industrije, je izbralo projekt Student roadster kot enega od petih študentskih projektov odliïnosti. Predstavljen bo na samo- stojnem razstav- nem prostoru v osrednjem de- lu svetovnega avtomobilskega kongresa FISITA 2008 septemb- r avM ü n c h n u .T o predstavlja za vse, ki smo sode- lovali pri projek- tu, veliko pohva- lo in uspeh. Do- kazali smo, da smo sposobni us- pešno povezova- ti raziskovalno in pedagoško delo kot tudi fakulte- to z gospodar- stvom in družbo. Projekt je skoraj 40 študentom omogoïil, da so se na konkretnih primerih nauïili timskega dela in osvojili inženirsko znanje, ki jim bo omogoïilo, da se spopadejo z novimi izzivi, ki jih ïakajo ob zaposlitvi v industriji. Reference [1] Rosa, U., Konstrukcija šasije športnega vozila Student road- ster: diplomska naloga univer- zitetnega študija, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, 2003, mentor: izr. prof. dr. Marko Na- gode, somentor: prof. dr. Matija Fajdiga. [2] Zaletelj, H., Analiza nosilne konstrukcije prototipnega vo- zila Student roadster: diplom- ska naloga univerzitetnega študija, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, 2006, mentor: doc. dr. Gorazd Fajdiga, somentor: izr. prof. dr. Marko Nagode. [3] Povšiï, R., Konstrukcija in ana- liza prikljuïkov varnostnih pa- sov vozila Student roadster: diplomska nalo- ga univerzitet- nega študija, Fa- kulteta za stroj ništvo, Ljublja- na, 2006, men- tor: izr. prof. dr. Marko Nagode, somentor: doc. dr. Gorazd Faj- diga. [4] Grah, M., Rekonstukcija in optimizacija con za akumula- cijo energije ob ïelnem trku vo- zilapeugeot406, diplomska nalo- ga univerzitetne- ga študija, Fa- kulteta za stroj- ništvo, Ljublja- na, 2002, men- tor: izr. prof. dr. Marko Nagode, somentor: prof. dr. Matija Fajdiga. [5] Triplat, I., Rekonstrukcija in analiza vola- nskega droga vo- zila peugeot 406, diplomska Slika 5. Sredinska konzola z zaslonom na dotik 332 Ventil 14 /2008/ 4 PREDSTAVITEV Slika 4. Analiza Ïelnega trka s 40-odstotnim prekritjem pri Ïasu 0,005 sekunde naloga univerzitetnega študija, Fakulteta za strojništvo, Ljublja- na, 2003, mentor: izr. prof. dr. Marko Nagode, somentor: prof. dr. Matija Fajdiga. [6] Umek, M.,. Virtualni simulator vožnje vozila, diplomska na- loga univerzitetnega študija, Fakulteta za strojništvo, Ljublja- na, 2003, mentor: izr. prof. dr. Marko Nagode, somentor: prof. dr. Matija Fajdiga. [7] Rosa, U., Nagode, M., Fajdiga, M., Razvoj nosilne konstruk- cije prototipnega vozila Student roadster. V: Fajdiga, M. (ur.), Klemenc, J. (ur.), Kostanjevec, A. (ur.), Trenc, F. (ur.), 6. konfe- renca IAT’03, Koper/Portorož, Slovenija, 24.–25. april 2003. Zbornik referatov (IAT, Inova- tivna avtomobilska tehnolo- gija), Ljubljana: ZSITS, SVM: Fakulteta za strojništvo, LAVEK, 2003. [8] Rosa, U., Nagode, M., Fajdiga, M., Študija ergonomije pot- niškega prostora prototipnega vozila Student roadster. V: Fajdi- ga, M. (ur.), Klemenc, J. (ur.), Kostanjevec, A. (ur.), Trenc, F. (ur.), 6. konferenca IAT’03, Ko- per/Portorož, Slovenija, 24.–25. april 2003. Zbornik referatov (IAT, Inovativna avtomobilska tehnologija), Ljubljana: ZSITS, SVM: Fakulteta za strojništvo, LAVEK, 2003. [9] Grah, M., Nagode, M., Fajdiga, M., Rekonstrukcija in optimiza- cija con za akumulacijo energije ob ïelnem trku vozila. V: Fajdi- ga, M. (ur.), Klemenc, J. (ur.), Kostanjevec, A. (ur.), Trenc, F. (ur.), 6. konferenca IAT’03, Ko- per/Portorož, Slovenija, 24.–25. april 2003. Zbornik referatov (IAT, Inovativna avtomobilska tehnologija), Ljubljana: ZSITS, SVM: Fakulteta za strojništvo, LAVEK, 2003. [10] Rosa, U., Nagode, M., Fajdiga, M., Razvoj in izdelava koncepta nišnega avtomobila na primeru Student roadster. V: Fajdiga, M. (ur.), Klemenc, J. (ur.), Zalazni, A. (ur.), Trenc, F. (ur.), 8. konfe- renca in razstava Inovativna av- tomobilska tehnologija IAT’07, Rogla Slovenija, 10.–11. maj 2007. Zbornik referatov (IAT, Inovativna avtomobilska te- hnologija), Ljubljana: ULJ-FS- LAVEK, cop. 2007, str. 343–35. [11] Rosa, U., Fajdiga, M., Nagode, M., Študijski projekt Student roadster. V: Orbani , P. (ur.) Dan raziskav: 2. zbornik referatov, Koper, 17. november 2006, Koper: Cimos, cop. 2006, str. 151–154. [12] Zaletelj, H., Rosa, U., Fajdiga, G., Fajdiga, M., Analiza nosilne konstrukcije prototipnega vozila Student rodster = Analysis of a structure of a prototype vehicle Student Roadster. V: V: Fajdiga, M. (ur.), Klemenc, J. (ur.), Za- lazni, A. (ur.), Trenc, F. (ur.), 8. konferenca in razstava Inova- tivna avtomobilska tehnologi- ja IAT’07, Rogla Slovenija, 10.–11. maj 2007. Zbornik refe- ratov (IAT, Inovativna avtomo- bilska tehnologija), Ljubljana: ULJ-FS-LAVEK, cop. 2007, str. 421–431. [13] Bižal, A., Klemenc, J., Rosa, U., Fajdiga, M., Simulacija trka prednjega odbijaïa vozila Student roadster. V: Cimosov forum: 3. zbornik referatov, 16. november 2007, Koper: Cimos, 2007, str. 31–35. [14] Gosar, A., Rosa, U., Fajdiga, M., Študijski projekt Student roadster: izdelava prototipa. V: Cimosov forum: 3. zbornik refe- ratov, 16. november 2007, Ko- per: Cimos, 2007, str. 36–38. [15] Rosa, U., Oblika avtomobila Student roadster. V: Cimosov forum: 3. zbornik referatov, 16. november 2007, Koper: Cimos, 2007, str. 50–51. [16] Rosa, U., Fajdiga, M., Nagode, M., Pregled študijskega projekta Student roadster. V: Cimosov forum: 3. zbornik referatov, 16. november 2007, Koper: Cimos, 2007, str. 52–55. [17] Zadnik, Ž., Rosa, U., Fajdiga, M., Aktivni teïaj motornega pokrova. V: Cimosov forum: 3. zbornik referatov, 16. november 2007, Koper: Cimos, 2007, str. 61–62. 333 Ventil 14 /2008/ 4 PREDSTAVITEV Slika 6. Prototip Student roadster