Conception d’un nouveau berceau moteur

Conception d’un nouveau berceau moteur

Lors du Shell Eco-marathon de 2018, le berceau moteur s’est révélé être mal conçu. En effet, il manquait de rigidité, et le matériau servant d’âme ne résiste pas bien aux contraintes locales de compression imposées au niveau des points de fixation sur le châssis.

Nous avons donc réfléchi aux solutions qu’il était possible d’apporter pour répondre à ces problématiques.

La première solution consiste à mouler le berceau, plutôt que de plier une plaque en carbone et nid d’abeille, comme précédemment. dans l’ancien berceau, les fibres ne sont pas continues au niveau des arêtes pliées. Or cette continuité est indispensable pour la reprise des efforts dans la pièce et donc la rigidité de celle-ci.

De plus, il a été choisi d’augmenter le nombre de plis de carbone afin de moins se déformer sous contraintes. Ces plis supplémentaires seront positionnés en fonction des résultats de simulation SolidEdge sur la localisation et orientation des efforts.

Enfin il a été choisi de garder une structure sandwich carbone nid d’abeille pour sa résistance à la flexion; cependant, le nid d’abeille étant principalement composé d’air, sa résistance en compression locale est très faible. Il a donc été choisi de noyer celui-ci dans de la résine époxy de module 3.5GPa et de résistance à la compression autour de 100MPa afin de renforcer localement ces zones sans trop alourdir le berceau.

Viens ensuite la phase d’étude préalable et de préparation à la réalisation. Tout d’abord, il a fallu tester notre solution avec la résine. Pour cela une pièce test a été fabriquée validant ainsi notre solution. Ensuite est venue la phase de dimensionnement : l’étude Solid Edge nous a permis de localiser les efforts et leurs orientations. Il a don été possible de renforcer en fibre là où cela était nécessaire. Une fois le dimensionnement réalisé, les découpes des de carbones ont été faites, pour pouvoir les draper dans le moule en bois fabriqué aux dimensions de l’ancien berceau moteur.

La phase de réalisation s’est déroulée suivant le process de mise en forme des composites pré-imprégnés. Pose des premiers plis, vide pour plaquer les fibres et enlever les bulles d’air, puis pose de l’âme (le nid d’abeille), sans oublier de la noyer localement, pose des seconds plis puis mise sous vide et cuisson pendant 16h à 80°C dans une étuve.

Lors de la réalisation de ce berceau, nous avons rencontré quelques problèmes. La résine de renfort doit être visqueuse, et appliquée sur un plan horizontal. Enfin, le gradient de température dans l’étuve doit être contrôlé. En effet, le berceau est une grande pièce par rapport à la taille de l’étuve. Il faut donc s’assurer que l’air puisse bien circuler autour de celle-ci pour éviter un gradient de température et donc une cuisson non uniforme.

Le berceau moteur nous a permis d’assurer une meilleure rigidité du train arrière. Il y a aussi moins de risques d’abîmer la pièce, maintenant qu’elle est correctement dimensionnée ! C’est avec ce berceau que nous avons participé au Shell Eco-Marathon 2019.

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