La Formula Student è un concorso internazionale di progettazione studentesca in cui team universitari di tutto il mondo sviluppano, costruiscono, presentano e gestiscono le proprie auto da corsa di formula. Il team ELBFLORACE Formula Student della TU Dresda è uno di questi. Fondato come associazione registrata nel 2006, circa 80 studenti partecipano attivamente al progetto ogni anno e stanno già costruendo il loro 18° veicolo per la stagione 2025/26. Questo veicolo viaggerà in modo completamente elettrico sui circuiti d'Europa. In un confronto globale, le loro prestazioni li collocano da anni tra i primi dieci. Questi risultati sarebbero impossibili senza il sostegno dell'università e degli sponsor industriali, tra cui ACE.

Il veicolo della stagione precedente, EFR17ed05, noto anche come "ZoE", pesa solo circa 168 kg e ha accelerato da fermo a 100 km/h in meno di 2,3 secondi nell'estate del 2025 con quattro motori per mozzo ruota raffreddati ad acqua da 35 kW ciascuno, inverter sviluppati internamente e una monoscocca in plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP). Per controllare la velocità dell'auto da corsa, il conducente ha a disposizione un pedale di accelerazione e un pedale del freno. Inoltre, la guida è supportata da diversi controlli sviluppati in proprio che, ad esempio, monitorano lo slittamento dei pneumatici o consentono una maggiore agilità in curva grazie al torque vectoring.

Design dei pedali e molle a gas per esigenze speciali

Rispetto a un'autovettura standard, i pedali sono collegati al veicolo in modo significativamente diverso, hanno una corsa diversa e soddisfano requisiti più elevati per offrire al conducente un'esperienza di guida adeguata. Ad esempio, si deve tenere conto delle maggiori vibrazioni, della risposta dinamica del veicolo e del minor affaticamento fisico possibile per il conducente. Entrambi i pedali sono montati su carrelli propri, in modo che la loro posizione possa essere regolata in modo ottimale per i conducenti che cambiano.

Per accelerare l'auto da corsa, il pilota ha a disposizione un pedale in CFRP, montato su una slitta stampata in 3D, anch'essa in CFRP, che si muove sulle rotaie del tubo in CFRP. Il punto di rotazione del pedale si trova in corrispondenza del tallone del pilota, sotto forma di un bullone drogato magneticamente. La rotazione del pedale e quindi del bullone è determinata in modo ridondante da due sensori di Hall progettati in modo diverso. Due molle industriali a pressione parallele stabilizzano la corsa del pedale e forniscono al conducente una resistenza meccanica aggiuntiva per l'esperienza di guida. Questa resistenza può essere adattata al feedback del conducente. ACE Stoßdämpfer GmbH è uno dei principali sostenitori in questo settore della progettazione di auto da corsa, avendo sponsorizzato ELBFLORACE e.V. per diversi anni con le molle a gas industriali GS-10-20-AD-100N e GS-12-20-AD-100N. Il contatto con l'azienda è sempre semplice, cortese e ricco di informazioni preziose, di cui il team è molto grato.

Elementi macchina compatti e leggeri per un'integrazione ottimale

A causa dei regolamenti della Formula Student e dei relativi requisiti di sicurezza, la libertà di progettazione del pedale del freno è limitata. Di conseguenza, il pedale, il carrello e la guida sono realizzati in lega di alluminio EN-AW-7075 e solo le guide del piede sono in CFRP. Quando si preme il pedale del freno, un sensore di forza a diaframma montato in serie viene azionato fino alla forza definita dalla singola molla di pressione del gas. l'auto da corsa viene frenata e l'energia recuperata tramite il segnale di uscita della cella di carico e il recupero dei quattro motori elettrici. La frenata meccanica viene avviata tramite le due pompe freno per i circuiti dei freni anteriori e posteriori solo quando la forza di distacco viene superata e la molla a gas si sposta in modo significativo.

In particolare, la forza di inserimento definita quando lo stelo del pistone viene esteso e la distanza trascurabile fino al raggiungimento di questo valore giustificano l'uso di molle a gas per il Formula Student Team ELBFLORACE. Ciò garantisce che il processo di frenata meccanica e la relativa perdita di energia vengano avviati solo alla pressione del pedale prevista. Oltre a ELBFLORACE, i puntoni a gas si trovano anche nei veicoli di Formula Student di numerosi altri team. Tutti sfruttano il fatto che le molle a gas sono compatte e leggere rispetto ad altri tipi di molle. Ciò consente di utilizzarle nella parte anteriore stretta delle vetture di formula motorsport.

Grazie alla pressione del gas regolabile individualmente tramite una valvola di riempimento e alla semplice sostituzione dell'intera molla, ELBFLORACE è flessibile quando si tratta di adattare i pedali. La dimensione della molla a gas è indipendente dalla forza di estensione e di ritrazione nell'ambito dell'applicazione. Le molle a gas di ACE Stoßdämpfer GmbH non richiedono manutenzione e la loro durata supera di gran lunga il periodo di una stagione, anche in caso di uso intensivo.

Molle a gas in materiali leggeri nel futuro?

In sintesi, l'ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. dimostra come una tecnologia innovativa e processi di sviluppo mirati possano consentire di ottenere prestazioni di alto livello in un ambiente studentesco. Grazie a un team altamente motivato e all'utilizzo di materiali e tecnologie all'avanguardia, ogni anno vengono sviluppati veicoli che stabiliscono standard in termini di costruzione leggera, tecnologia di guida e ingegneria di controllo. La combinazione di conoscenze teoriche e applicazioni pratiche non solo prepara gli studenti in modo ottimale per il loro futuro professionale, ma promuove anche il progresso tecnologico nel campo del motorsport elettrico e autonomo.

Al fine di ottimizzare ulteriormente la costruzione leggera, sarebbe auspicabile che ELBFLORACE e.V. partecipasse allo sviluppo di molle a gas in materiali leggeri e le implementasse in futuro nei veicoli. Il continuo sostegno e la stretta collaborazione con partner industriali come ACE sottolineano l'importanza del progetto per la formazione e lo spirito di innovazione delle università di tutto il mondo.