La formula vincente nelle gare automobilistiche

Le corse automobilistiche sono da sempre terreno fertile per la ricerca e lo sviluppo applicato, perché le scuderie sono continuamente impegnate nel tentativo di erodere preziose frazioni di secondo a ogni giro di pista. La Formula SAE (Society of Automotive Engineers) è un circuito studentesco di gare internazionali pensato per incoraggiare gli ingegneri automobilistici del futuro mettendo in competizione fra loro diversi team universitari per sviluppare piccole auto da corsa. Quando il dipartimento corse del Politecnico di Milano, Dynamis PRC, cercava di migliorare le prestazioni del piantone dello sterzo e delle sospensioni della sua vettura, ha scelto di collaborare con Exel Composites.

Anche se Dynamis PRC è un'organizzazione studentesca, le sue pratiche sono tutt'altro che amatoriali. Con sede in una delle principali facoltà italiane di ingegneria, Dynamis progetta e costruisce veicoli per competere nella Formula SAE e, dopo un 2018 di discreti successi, quando la squadra si è collocata ai primi dieci posti in tutte le competizioni, doveva sviluppare ulteriormente la vettura che avrebbe gareggiato l'anno successivo.

Perdere peso

“Avevamo appena concluso un anno di successi, ma sapevamo che potevamo migliorare le prestazioni del nostro veicolo. Avevamo due obiettivi principali. Il primo era quello di ridurre il peso della vettura e il secondo di migliorare le sospensioni”, ha spiegato Andrea Vezzoli, direttore tecnico di Dynamis.

Dopo aver individuato il piantone dello sterzo come l’area principale per la riduzione del peso, Dynamis ha iniziato a cercare nuovi materiali con cui realizzarlo. Migliorare il peso era fondamentale perché ogni altro team avrebbe a sua volta messo a punto le proprie auto, molte delle quali avevano ricevuto il sostegno delle principali case automobilistiche.

Nel corso della ricerca di nuovi materiali, Dynamis ha incontrato l’ex studente del Politecnico di Milano Francesco Ierullo, attualmente responsabile delle vendite per l’Europa meridionale e occidentale e l’area Imea di Exel Composites. “Quando si sono messi in contatto con noi, ho avuto un flashback delle mie esperienze di studente d’ingegneria al Politecnico. Ero a conoscenza della Formula SAE durante i miei studi e sono rimasto piacevolmente sorpreso dalla sua crescita e dal calibro degli studenti in termini di capacità di progettazione", ha spiegato Ierullo.

“Siamo sempre alla ricerca di modi per avvicinare gli studenti ai materiali compositi, perché più esperienza hanno ora, meglio saranno attrezzati quando lavoreranno sul campo. Sempre più settori industriali utilizzano materiali compositi, ma l'esposizione diretta degli studenti al materiale rimane bassa. Qualunque cosa possiamo fare per aiutare è sempre di grande importanza, per noi”, ha continuato Ierullo.

Ridurre al minimo tempo e peso

Dopo aver esaminato le aree su cui concentrare l’attenzione insieme alla squadra corse, Exel Composites ha suggerito una varietà di tubi in fibra di carbonio. “L'utilizzo della fibra di carbonio è stato un vero e proprio passo avanti per ridurre il peso della colonna di guida. Siamo riusciti a perdere 15 kg di peso, cosa che ci ha aiutato a ridurre di due secondi il nostro tempo sul giro”, ha dichiarato Vezzoli.

“Un altro vantaggio della fibra di carbonio è la sua resistenza. La colonna di guida dell'auto deve essere in grado di resistere a tre volte il carico di picco, che per il nostro progetto era di 100 newton metri (Nm). Utilizzando la fibra di carbonio di Exel, siamo stati in grado di spingerlo fino a 140 Nm e il materiale era ancora funzionale, a differenza di molti metalli che si sarebbero spezzati”, ha aggiunto il direttore tecnico di Dynamis.

“Abbiamo costruito un database di materiali e utilizzato un algoritmo per stabilire quale fosse il materiale migliore per alcuni componenti. Una volta inserite le proprietà dei prodotti Exel nel database, l'algoritmo ci diceva invariabilmente di utilizzarli!”, ha spiegato Ernesto Riccardi, responsabile del reparto sospensioni e trasmissioni presso Dynamis.

I tubi di Exel sono stati inoltre utilizzati per aumentare la rigidità delle sospensioni del veicolo, senza aumentarne il peso. Con molti altri materiali, le forze deformerebbero le parti dell'auto e ne ridurrebbero l'efficienza, ma l'utilizzo della fibra di carbonio permette di aggirare completamente questo problema.

Una spinta in avanti

Dopo aver installato i pezzi in fibra di carbonio, Dynamis ha portato la macchina a quattro gare di Formula SAE. La prima si è svolta in Olanda, dove la squadra ha vinto la classifica generale. Al ritorno in Italia per la terza gara, Dynamis ha riportato un'altra vittoria.

La gara finale, la più difficile, si è svolta in Germania, patria di molte delle più grandi case automobilistiche del mondo. “Molti dei team tedeschi sono direttamente collegati con le case automobilistiche locali, quindi sapevamo che, per aiutarci a raggiungere i nostri obiettivi, l'auto avrebbe dovuto funzionare al top”, ha raccontato Vezzoli.

Anche contro alcune delle squadre migliori del mondo, Dynamis ha ottenuto un solido terzo posto, cosa che ha reso la stagione una delle più riuscite fino a oggi.

Nonostante il ritardo della stagione 2020, il team Dynamis non vede l'ora di affrontare la prossima sfida, con piani a lungo termine per competere nella versione per auto elettriche della Formula SAE. L'utilizzo dei materiali compositi è stato una vera svolta per i nostri progetti. Infatti, per la prossima stagione, stiamo cercando di incorporare alcuni elementi in fibra di vetro di Exel nelle nostre ali aerodinamiche per una nuova fase di alleggerimento”, ha commentato Riccardi.

La scelta dei materiali è al centro di molte innovazioni nel campo delle corse automobilistiche, con i materiali compositi che dimostrano numerosi vantaggi in grado di rendere i veicoli più leggeri, più forti e più efficienti. Esporre il prima possibile gli ingegneri del futuro ai materiali compositi è la chiave per assicurarsi che siano pronti a spianarsi la strada per la vittoria.