Accoppiamento reologico/strutturale per la progettazione meccanica di una colonnina di ricarica elettrica
Creators: name: Sciolli, Riccardo
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2021

description: Questo lavoro di diploma consiste in uno studio di fattibilità per la progettazione di una stazione di ricarica modo 3 (CA 22kW) per le auto elettriche mediante l’utilizzo di materiali termoplastici riciclabili. Con lo stato dell’arte sono stati trovati tutti i criteri per certificare la colonnina alle normative svizzere ed europee, sono stati definiti i polimeri e i processi di fabbricazione associati ed è stato eseguito uno studio completo su tutti i componenti elettrici che ha permesso di definire gli ingombri interni. Il quaderno dei compiti contiene tutti i risultati ottenuti durante lo studio preliminare. Sono state definite le resistenze strutturali minime della stazione di ricarica, la quale deve resistere all’impatto di un’automobile di 1000kg a 5 km/h. Nelle specifiche di progetto il risultato principale raggiunto è la suddivisione della struttura nelle sue 10 funzioni per le quali, con lo studio di concetto, sono state definite le migliori varianti associate. Ciò ha portato alla costruzione del disegno di concetto. Con il pre-dimensionamento è stata calcolata la forza statica equivalente (circa 65 kN) all’impatto dell’automobile che permette l’utilizzo di un solutore statico lineare per certificare la resistenza strutturale della colonnina. La norma DIN 33402 ha permesso di definire a 1500mm l’altezza ergonomica del display da 15” il quale svolge la funzione di interfaccia utilizzatore. Per quanto riguarda il design dei componenti tutti gli elementi esterni della stazione garantiscono una resistenza IP 55 mediante guarnizioni, filtri antiparticolato, barriere anti-acqua e elementi plastici saldati. La sicurezza dei moduli elettrici riordinati all’interno della colonnina è garantita da chiusure tipo GN115, manufatti termoplastici con nervature di rinforzo e lamiere di acciaio. La temperatura di funzionamento limite viene gestita da un sistema di raffreddamento tipo ventola controllato dal PC industriale presente all’interno della stazione Siccome il carico è molto elevato la resistenza all’impatto è garantita da un frame metallico appositamente ottimizzato mediante simulazioni FEM. La struttura interna è saldata con acciaio S460N ed è direttamente ancorata alla base in calcestruzzo. Il processo scelto per gli elementi semi-strutturali è lo stampaggio a compressione con il quale si lavorano delle cariche in composito PA66 caricato con il 20% fibra di vetro. Mediante simulazioni di riempimento Moldflow sono stati definiti i parametri di processo e sono stati effettuati tutti i controlli necessari a certificare la fattibilità di produzione di uno dei componenti termoplastici. Questo passaggio ha implicato una modifica della parte per facilitare il riempimento di tutte le cavità dello stampo. La resistenza strutturale ottenibile con questo processo equivale ad una forza statica equivalente di 2.5 kN oltre la quale è necessario un intervento di sostituzione. L’intera stazione di ricarica è progettata per permettere un rapido smontaggio dei manufatti plastici senza necessariamente sostituire l’intera colonnina. Questo studio di fattibilità ha portato a concepire un manufatto 400x450x1700 di 70 kg (35 kg moduli elettrici; 30kg frame metallico).