Analysis of the effects of the manufacturing process variability on the performances of a mechanical joint in CFRP

This thesis investigates the effects of manufacturing process variability on the performances of a mechanical joint (blind rivet nut) in the CFRP monocoque of a sports car (Lamborghini LP700-4 Aventador). Reducing variation is one of the key aspects in quality improvement and yet one of the most difficult to understand, as it involves every aspect of the manufacturing process. Different problem setting/problem solving techniques have been applied in order to identify the sources of variation, find the optimal process parameters and suggest corrective actions. After giving accurate background on the CFRP manufacturing and joining process used in the project, the defect modes of the joint have been identified and analyzed, in order to assess the root causes and suggest some corrective and preventive measures. The hypotheses have then been verified by means of a designed experiment, where optimal process parameters have also been identified.

Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di analizzare gli effetti della variabilità del processo produttivo sulle prestazioni di una giunzione meccanica (blind rivet nut) inserita nella monoscocca di un’automobile sportiva (Lamborghini LP700-4 Aventador). Ridurre la variabilità è uno dei fattori fondamentali di ogni progetto di miglioramento della qualità, ancorché uno dei più difficili da comprendere, poiché coinvolge ogni aspetto del processo produttivo. Per identificare le cause di tale variabilità, trovare i parametri di processo ottimali e individuare possibili azioni correttive sono stati impiegati diversi metodi e tecniche. Dopo aver fornito un’accurata introduzione sul processo produttivo delle parti in CFRP e sulle tecniche di assemblaggio, sono state identificate e analizzate le modalità di rottura dei pezzi, in modo tale da poter valutare le cause principali del problema e suggerire delle misure correttive e preventive. La successiva fase di progettazione ed esecuzione di una serie di esperimenti ha consentito la validazione di tali ipotesi e l’identificazione dei parametri ottimali di processo.