Progettazione di una molla in carbonio basata sul principio delle molle a tazza

Questo lavoro riguarda la progettazione di una molla a tazza in fibra di carbonio (CFRP) ispirata al principio delle molle Belleville, pensata per il sistema di sospensioni di un veicolo solare da competizione con massa totale di circa 700 kg. Il lavoro parte da una revisione della letteratura esistente sulle molle a tazza in composito, per poi passare a un dimensionamento analitico di massima basato sulla teoria di Almen–Laszlo, adattata ai laminati quasi-isotropi. Si è definito anche il processo produttivo, che prevede uno stampo in alluminio e un laminato [0/45/0/45/0]S in tessuto twill 2×2 T300/epossidico curato a 120 °C. Infine, è stata condotta una simulazione agli elementi finiti in ANSYS Workbench con il modulo ACP per validare i risultati. Dal confronto tra il modello analitico e il FEM emerge un ottimo accordo all'appiattimento completo della tazza (scarto del −0,6%), mentre alle deflessioni intermedie il modello analitico sovrastima la forza del 25–42%, in linea con quanto riportato in letteratura. La verifica strutturale tramite il criterio di Tsai–Wu mostra che il laminato lavora con ampio margine rispetto alla sua resistenza, con il picco di tensione concentrato al bordo interno. La molla in CFRP consente un risparmio di massa dell'80% rispetto a una molla equivalente in acciaio, risultando quindi una soluzione molto interessante per veicoli leggeri da competizione.