Uhlíkový monokok


Rám z vysoko pevnostních ocelových trubek jsme nahradili monokokem z uhlíkových vláken. Stejnou technologií jsou vyrobeny nosné struktury vozů F1. Studenti ze CTU CarTech jsou tak v Česku první, kdo vyrobil kompozitní monokok pro použití na závodním voze. Náš první rám na FS.01 vážil 57,8 kg, dnes jsme na hodnotě 26 kg (monokok+příhradový trubkový rám).

Základem vysoké pevnosti a přitom nízké hmotnosti je takzvaná sendvičová konstrukce. Sendvičová proto, že mezi dvěma pevnými potahy je umístěno lehké jádro sloužící k přenosu smykového zatížení. Tloušťka jádra a jeho materiál se volí podle požadovaných vlastností konkrétní části monokoku. V místě boční nárazové zóny je použita hliníková voština, v méně namáhaných oblastech jako jádro slouží velmi lehká pěna.

Samotná výroba monokoku si vyžádala stovky hodin práce. Pro dosažení vysoké pevnosti bylo zapotřebí monokok doslova upéct v autoklávu (přetlakové peci). Dostatečně velkým autoklávem disponuje LA Composite, výrobce kompozitních dílů do dopravních letadel, helikoptér i vozů pražského metra. Aby byla zajištěna shodná tepelná roztažnost a stabilita při vysoké teplotě a vysokém tlaku, musely být i samotné formy vyrobeny z uhlíkových vláken. Na samotném začátku výroby uhlíkových forem přitom stály opět formy, tentokrát ze speciálního epoxidu. Přesné obrábění těchto epoxidových forem zajistil MBtech Bohemia, který má s výrobou takových forem bohaté zkušenosti.

A formami to teprve začalo.
Následoval několika měsíční maraton pokládání jednotlivých vrstev uhlíkových vláken, vložek a jader, to vše prokládáno vždy mnoha hodinovým tvrzením v autoklávu. Přesné pokládání jednotlivých vrstev je klíčové pro mechanické vlastnosti výsledného výrobku, proto se při aplikaci vrstev využívá laserového navádění.

Monokok musí splňovat přísná pevnostní kritéria daná pravidly soutěže Formula Student/SAE. Zároveň slouží jako základní nosná část vozu, na kterou je připojeno zavěšení přední nápravy, řízení, přední přítlačné křídlo a zadní část vozu s pohonným ústrojím a zadní nápravou. Splnění bezpečnostních kritérií se prokazuje prostřednictvím výsledků zátěžových testů předepsaných vzorků dlouho před samotným závodním nasazením.