ENGINEERINGNET.BE - Hieronder vertellen Head of Vehicle Dynamics Felix Van Parys en Teammanager Remko Schippers hun ervaringen met de topologie-optimalisatie waarmee ze het gewicht van hun racewagen willen verlagen.
Schippers: “Wij gaan dit jaar met een verbeterde versie van de Aurora Mk II uit 2021 meedoen in de elektrische klasse van races in drie landen. Ons team bestaat uit 48 studenten, waarvan er 23 het volledige studiejaar fulltime aan de auto werken.”
“Belangrijke doelstellingen voor 2022 zijn verduurzaming van het ontwerp door o.a. carbononderdelen van het aerodynamisch pakket te vervaardigen uit recyclebaar materiaal, bij drie competities binnen de top 5 eindigen en de opgedane kennis en ervaring tijdens STEM-lessen overdragen aan andere studentengroepen. Verder wordt er parallel alvast gewerkt aan het concept en een testplatform voor onze driverless auto vanaf 2023.”
Formula Student raceauto’s bestaan net als F1-bolides uit een chassis met aerodynamische vleugels voor ‘downforce’, elektromotor(en), motorcontroller(s), vier wielen en wielophangingen aan het chassis.
Van Parys: “Wij hebben dit jaar het ontwerp van vier belangrijke onderdelen geoptimaliseerd, omdat de invloeden daarvan veel rendement opleveren. Dat zijn respectievelijk de velgen, de uprights (onderdelen die de draagarmen koppelen aan de wielen), de rockers en de brackets waarmee de wielophangingen aan het chassis worden bevestigd. Vorig jaar hebben wij ook al enkele optimalisaties uitgevoerd met de Altair Inspire software voor simulatiegestuurd ontwerpen.”
“Dat programma bevat zowel uitgebreide functionaliteit voor topologie-optimalisaties als structurele analyses, waardoor de toepassing ervan voor ons als ingenieurs in spé een leerzame ervaring is. Wij hebben voor Altair Inspire gekozen omdat het de beste software is om simulatiegestuurd gewichtsbesparingen te kunnen realiseren voor onze Formula Student raceauto.”
Met behulp van de topologie-optimalisaties voor de velgkernen is het team erin geslaagd om per wiel twee kilogram aan gewicht te besparen. Dat is dus samen al acht kilogram op een auto van zo’n 200 kilogram, oftewel 4%. Die gewichtsbesparing heeft echter nog een hefboomwerking van twee tot drie keer, omdat het doorwerkt op de wielophangingen en -bevestigingen aan het chassis.
Zo konden de rockers met de software maar liefst 33% lichter ontworpen worden terwijl ze een 7% grotere stijfheid hebben. Dat is mede mogelijk door ze te gaan produceren van het bijzonder sterke 3D-printbare scalmalloy.
Ook de brackets en uprights werden met simulatiegestuurd ontwerpen verbeterd. De brackets krijgen een holle lattice-structuur en worden straks met een 3D-printer eveneens van scalmalloy geproduceerd.
Bij de uprights is de gewichtsbesparing 2,5% en de stijfheid 16% vergroot. Hoewel de vier geoptimaliseerde onderdelen in het gehele ontwerp straks misschien amper opvallen, leveren ze een belangrijke bijdrage aan het verbeteren van onze raceprestaties.
Schippers: “De komende maanden gaan we met z’n allen nog hard werken aan de bouw en rollout van onze nieuwe Formula Electric Belgium racewagen, om dit jaar bij de competities in Nederland, Hongarije en Kroatië zo hoog mogelijk te kunnen eindigen.”
ACHTERGROND
Formula Student is een internationale ontwerp- en racecompetitie voor studententeams. In 1980 gestart aan de Universiteit van Texas in Austin en daarna wereldwijd uitgegroeid tot een jaarlijkse uitdaging voor duizenden technische studenten van hogescholen en Universiteiten. Zij strijden met een zelf ontworpen en gebouwde raceauto met andere teams in de wereld binnen de klassen Formula Student Combustion, Formula Student Electric en Formula Student Driverless.
