Engenharia

Forças, Equações e Conceitos

• Atrito estático

• Atrito dinâmico

• Arrasto Viscoso

• Arrasto de Pressão

• Arrasto Total

• Escoamento

• Camada Limite

• Princípio de Bernoulli

• Efeito Venturi

Equilibrar o Downforce

Redirecionar o ar

Diminuir a turbulência

Reduzir arrasto

• Efeito Solo

• Efeito Coanda

• Número de Reynolds

Forças, Equações e Conceitos

Atrito

Atrito estático

• Age sobre o corpo em repouso
• Melhor aderência ao solo
• Miniatura não possui tração nos eixos, logo não é necessário

Atrito dinâmico

• Age sobre o corpo em movimento
• Direção oposta ao sentido do carro
• Reduz a velocidade ao decorrer do tempo

Forças, Equações e Conceitos

Arrasto Total

Arrasto Viscoso

• Pressão que um fluido sobrepõe ao corpo
• Fluido ar x miniatura de F1
• Maior pressão = Maior arrasto
• Diminuindo a área, diminui a pressão

+

Arrasto de Pressão

• Pressão que um fluido sobrepõe ao corpo
• Fluido ar x miniatura de F1
• Maior pressão = Maior arrasto
• Diminuindo a área, diminui a pressão

Forças, Equações e Conceitos

Escoamento Laminar, Turbulento e Camada Limite

Quando ocorre a separação da camada limite a turbulência do ar aumenta, causando instabilidade

Forças, Equações e Conceitos

Forças, Equações e Conceitos

Forças, Equações, Conceitos e Efeitos

Efeito Solo

Efeito Coanda

Quando um fluido escoa em um fluxo laminar e encontra uma superfície

curva ele irá acompanhar o perfil daquela superfície

Estudo dos Materiais

Material para roda

Escolhemos o material polipropileno

Ponto negativo:

• Dificuldade para tornear

Pontos positivos:

• Menor densidade
• Coeficiente de atrito médio

Estudo dos Materiais

Material para asas

Escolhemos o material PLA

Pontos positivos:

• Alta sustentabilidade

• Resistência a impacto

• Baixo Warp

• Aderência para pintura automotiva

Ponto negativo:

• Alta densidade (contornado alterando-se o preenchimento na impressão)

Estudo dos Materiais

Upgrade de rolamento

Escolhemos o 693 ZZ

Pontos positivos:

• 77,5% mais barato

• Fácil de adquirir

Ponto negativo:

• Péssima rotação

(5 segundos aplicando-se 1,96 Newton)

Para melhorar o rolamento escolhido, adotamos a contra-medida de diminuir sua vida útil em 60% em prol de melhorar sua rotação em mais de 500% (de 5 segundos para mais de 30 segundos)

Softwares usados

Por que utilizamos o SolidWorks?

X

• Mais qualidade técnica para o design

• Ferramenta de análises já embutidas no programa

• Mais facilidade para alterar modelagens

Origem do Design

Conceito usado

Baseamos o design do nosso carro no conceito do perfil de uma bala de um rifle de alta precisão, que é disparado para cortar o ar e chegar à velocidade de 972,2 m/s.

Também utilizamos todos os conceitos aerodinâmicos listados anteriormente.

1ª Versão

Características do "Carro V1"

2ª Versão

Características do "Carro V2"

Após revisar o regulamento técnico alinhamos o carro as regras de construção e fizemos as alterações:

• Melhoramos os aerofólios
• Mudamos o formato dos sidepods
• Adicionamos uma abertura na lateral

E ao aplicarmos o Flow Simulation percebemos que:

3ª Versão

Características do "Carro V3"

Após as análises do carro V2, fizemos as seguintes alterações:

• Fechamos as laterais
• Mudamos o sidepod dianteiro
• Juntamos a ponta do carro com o aerofólio dianteiro
• Aumentamos a curvatura no ínicio do túnel

E aplicamos a análise virtual novamente para verificar os resultados:

4ª Versão

Características do "Carro V4"

Depois dos resultados excepcionais do carro V3 aplicamos as alterações voltadas para:

massa

• Facilitar a usinagem
• Diminuir sua massa
• Usar o ar de maneira efetiva nas rodas

massa

Após as últimas alterações feitas para passar para a usinagem final aplicamos o Flow Simulation, que resultou em:

Teste de Força

• Amarramos um dinamômetro em nosso carro preso para medir a força da cápsula

• Coletamos os dados e fizemos a aplicação da 2º lei de Newton

• F = m * a => F = 0,405 kg . 9/8 m/s² => F=3,97 N

Teste de Frenagem

• O carro em alta velocidade faz mantas e tecidos ficarem mais rígidos com o impacto (efeito dilatante)

• Buscamos melhorar nosso sistema de frenagem para desacelerar gradualmente o carro

• Utilizamos um tapete de grama sintética e o adaptamos

Teste de Cola

• Buscamos uma cola com boa qualidade, mais leve e menos invasiva

• Utilizamos QFS para evitar os resquícios esbranquiçados

ZMorph

Processo de aprendizado

IPE Lab

• Usinagem CNC 3 eixos

• Imprime materiais 3D com até 250° de ponto de fusão

• Software Voxelizer

Com a ajuda da do diretor do parque tecnológico da UFG Luizmar Adriano e da técnica do IPELab Ana Gabriella Freitas Hoffmann, aprendemos como funciona o processo de usinagem das máquinas do laborátorio.

ZMorph

Impressão 3D

Processo de Usinagem

• Para a usinagem foram gerados 2 Gcodes (usinagem superior e inferior)

• Criamos gabaritos para não perder o ponto de referência dos eixos x, y e z (0,0,0)

• Tivemos falhas nos primeiros testes

• Usamos "raft" e aumentamos a espessura dos suportes

• Pintamos para tirar a rugosidade

CNC Router 6040Z

Processo de aprendizado e usinagem

Protótipo de isopor reciclado

Por questões de prazo, decidimos utilizar a máquina de 4 eixos do IF da UFG, comandada pelo Técnico em Eletrônica da faculdade, Juracy Leandro, que nos ensinou a usar a máquina junto ao software Artcam 2018, que transforma os arquivos 3D em Gcode.

SENAI

Usinagem SENAI

Com a ajuda do SENAI Ítalo Bologna conseguimos usinar nossas eixos em alumínio e rodas em polipropileno.

Acabamento

Chassi e Asas

Para fazer a retirada de resíduos que as máquinas não conseguem retirar e aperfeiçoar pequenas partes, utilizamos lixa d'água 1200 e 120 no chassi e acetona para "derreter" pequenos filamentos presentes nas asas.

Pintura

Processo de pintura no SENAI

Asas:

Mesmo processo, porém com tinta poliéster e sem catalisar

Chassi:

• Lixa - 400
• Seladora c/ pistola 1.9 mm (2X)
• Primer (2X) - mesma pistola
• Cura de 4h
• Lixa 400
• Lixa 600
• Lixa 800
• Catalisação da tinta PU (2 partes tinta + 1 parte catalisador + 10% de thiner diluente)
• Aplicação da tinta com pistola 1.5 mm (2X)