Studentská formule pro světové autodromy

Tým tvůrců se skládá ze studentů bakalářského a magisterského studijního programu. Většina studentů je z Fakulty strojní, v týmu ale najdete i studenty z Fakulty materiálově technologické, Fakulty ekonomické apod. Na monopostu formule, která se může pochlubit hned několika novinkami, pracovali studenti 10 měsíců. Jejich úsilí se však odráží ve výsledku – formule mimo jiné disponuje novým, alternativně řešeným rámem trubkové konstrukce, který je lehčí, ale tužší. Studenti řešili také aerodynamiku formule a zaměřili se i na optimalizaci olejové vany pro lepší mazání motoru.

„Nechybí ani vývoj komponentů zhotovených technologií 3D tisku z kovu a plastu a výroba originálních karbonových dílů pro lehčí konstrukci,“ říká doc. Ing. Aleš Slíva, Ph.D., ředitel Institutu dopravy a vedoucí týmu Formula TU Ostrava.

Jedním z úkolů byl nápad vyřešit rám trubkové konstrukce alternativním způsobem. Jenže dle pravidel lze ke stavbě rámu použít ocel s obsahem uhlíku do 0,3 %, manganu do 1,7 % a dalších prvků do 0,6 %. K vylepšení rámu svého vozu oproti standardu se však studenti rozhodli využít technologické řešení, které se pravidlům vymyká.

„Kvůli vyšší pevnosti a torzní tuhosti rámu používáme nízkolegovanou chrommolybdenovou ocel, která však obsahuje větší množství legujících prvků, než povolují pravidla,“ říká Martin Mánek, člen týmu. „Proto jsme museli ke schválení rámu doložit materiálový list oceli, její tepelné zpracování, postup svařování a zkoušku svarového spoje.“

„Díky dokázání vlastnosti námi zvoleného materiálu můžeme použít jiné rozměry trubek, konktrétně o větším průměru a menší tloušťce stěny,“ doplňuje jej Aleš Slíva. „Tím se nám povedlo ušetřit hmotnost a zvýšit torzní tuhost rámu.“

U vozů pro rychlou jízdu hraje pochopitelně jednu z hlavních rolí jejich aerodynamika. I zde se podařilo najít řešení.

„V oblasti aerodynamiky dlouhodobě spolupracujeme s firmou Brebeck Composite, která nám poskytuje zázemí pro laminaci dílů a je naším hlavním sponzorem, a firmou Evektor, která nám zajistila krátké školení v oblasti přípravy a síťování modelu, a nově také se společností TechSoft Engineering, která nám poskytuje licence a školení v softwaru Ansys,“ vysvětluje Martin Mánek a dodává: „Letos nám rovněž velmi pomohlo Národní superpočítačové centru IT4Innovations, díky kterému jsme mohli provádět 3D simulace v rámci poskytnutého výpočetního času. Z loňského roku jsme měli k dispozici mnoho 2D simulací křídel. Proto jsme se letos rozhodli optimalizovat starý model monopostu Vector 04.“

V souladu s trendem posledních let využili tvůrci ostravské formule pro vznik některých komponentů metodu 3D tisku.

„Takto vznikaly především díly vyvíjené metodou topologické optimalizace, protože optimalizací vznikají struktury, které není možné vyrobit konvenčními metodami obrábění nebo speciální tvarově složité plastové díly,“ objasňuje Martin Mánek. „Z kovu jsme se rozhodli tisknout optimalizovaná vahadla na zavěšení a nově vyvíjíme také tištěnou těhlici. Z plastu máme vytištěné optimalizované sání, součásti pedálů a průhlednou olejovou vanu, pomocí níž jsme simulovali odlévání oleje v motoru.“

Pro realizaci tisku samotného spolupracovali tvůrci se svými dlouhodobými partnery, firmami Garret Motion / Honeywell, One 3D a YSoft. Vývoj dílů byl realizován ve spolupráci s Advanced Engineering, která poskytla studentskou verzi softwaru pro optimalizaci dílů. Studenti tak mohli využít pro konstrukci nejmodernější vývojové produkty a naučit se pracovat s moderními typy softwaru. Vyrobené díly podstoupily zkušební testy přímo na novém monopostu VECTOR 05.

3D tisk však samozřejmě nebyl jedinou moderní technologií, která byla při tvorbě formule využita. Mezi další patřily například technologie řezání vodním paprskem, která byla využita pro výrobu speciálních plochých dílů – jak pro kov, tak pro kompozitní materiál a obrábění složitých věcí na pětiosé CNC frézce. Mnoho dílů studenti vyráběli sami v kompozitní dílně, kde je k dispozici pečlivě propracovaná technologie kompozitního laminování. Vzniklé díly jsou unikátní.

Jaký však vlastně je celý proces vzniku studentské formule? Pravidla jsou poměrně striktní. Stavby studentské formule se mohou zúčastnit pouze studenti dané vysoké školy, o vedení ze strany školy se starají zástupci fakulty projektu. Celý proces začíná na začátku září, kdy se tým sejde a diskutuje o problémech předchozí sezony a možnostech zlepšení. Vedoucí pracovníci v jednotlivých sekcích si stanoví cíle, kterých chtějí a mohou v sezoně dosáhnout.

„V září také pořádáme nábor nových členů,“ upřesňuje Martin Mánek. „Celý podzim se poté věnujeme návrhům nového monopostu. V zimě dokončujeme návrhy a začínáme vyrábět první díly, buď v partnerských firmách, nebo svépomocí ve vlastní dílně. Na začátku února probíhá registrace na závody. Na jaře dokončujeme stavbu celého vozu a pořádáme slavnostní odhalení. Nový monopost můžeme představit také na akcích s partnery. Dále se snažíme co nejvíce testovat. V létě se věnujeme především testování, abychom zjistili případné problémy a mohli je vyřešit, a přípravě na závody, které se konají v červenci a srpnu, kde chceme s naším monopostem co nejlépe reprezentovat školu a celoroční práci.“

„O letních prázdninách se účastníme závodů. Letos jedeme na přípravný kemp Škody Auto do Úhelnice, kde si vyzkoušíme jak statické, tak i dynamické disciplíny,“ doplňuje jej Samuel Cienciala, kapitán studentského týmu Formula TU Ostrava „Poté jedeme na závody, kde náš monopost obhajujeme v konstrukci, nákladech, snažíme se ho prodat potenciálním zákazníkům, a hlavně závodíme. Tím život vozu nekončí, snažíme se s ním i po závodech testovat a zjišťovat, co který díl vydrží. Snažíme si také vychovat dobré piloty, jelikož monopost Formule Student je tak specifický, že jízda v něm se nedá nějak reálně natrénovat."

Vůz těsně před odhalením 22. května

„Cílem je pak pro další monopost vychovávat studenty a předávat zkušenosti pro stavbu vozidla dosahující rok od roku lepších výsledků,“ říká docent Slíva. „Student se pak prací na monopostu seznamuje se speciálními SW produkty, komunikuje s dodavateli a výrobci, a je u zrodu díla od počátečních návrhů až po testování a závodění v zahraničí, kdy je nucen obhájit stavbu vozidla v angličtině. Je pak po absolvování naší univerzity plně připraven na vstup do firmy, která si ho v rámci studia obvykle sama vyhledá a spolupracuje s ním. Neznám lepší projekt takového technického charakteru, který přináší tolik benefitů všem.“

Postavit vůz není samozřejmě samoúčelné a členové týmu mají další plány, pracovní i osobní, jak pro blízkou, tak pro vzdálenější budoucnost.

Martin Mánek říká: „V další sezoně plánuji dále se věnovat aerodynamice vozu a svou práci na formuli bych chtěl spojit s bakalářskou prací. Tímto spojením by mi mohl vzniknout volný čas, a já bych se tak mohl více věnovat přítelkyni, rodině, kamarádům a dalším koníčkům. Vzhledem k tomu, že jsem teprve ve druhém ročníku bakalářského studia, tak ještě moc neřeším svou práci po ukončení školy, ale doufám, že budu moci zkušenosti ze stavby formule uplatnit.“

A jak to vidí kapitán týmu Samuel Cienciala? „Určitě budu dál v týmu pokračovat. Rád bych posunul tým v celkovém žebříčku a zúčastnil se v příští sezoně více podniků než dvou. Příští sezonu bychom chtěli začít pracovat na uhlíkovém monokoku a možné úpravě motoru. Také budu teprve psát bakalářskou práci a pak se uvidí. Zkušenosti z formule se dají uplatnit všude, samotná práce na projektu je podobná zaměstnání.“

Tým VŠB – Technické univerzity Ostrava také plánuje účast na mezinárodních závodech Formula SAE Italy a také Formula Student Czech Republic. V letošním roce to budou konkrétně okruh Riccarda Palettiho a autodrom v Mostě.

Hana Janišová

ales.sliva@vsb.cz

PROČ?

Martin Mánek: „Zapojil jsem se do týmu kvůli zájmu o motorsport a možnosti naučit se něco navíc. V týmu jsem druhým rokem, od začátku svého studia na vysoké škole, věnuji se aerodynamice a výrobě karbonových i obráběných dílů. V oblasti aerodynamiky se nám letos povedlo zdvojnásobit přítlak při zachování odporu vozidla.“

Samuel Cienciala: „Já už jsem o projektu Formula Student věděl, než jsem nastoupil na školu. Od malička mě bavil motorsport a chtěl jsem si někdy postavit závodní auto. Takže mé první kroky na vysokou školu byly jasné – co nejdřív se zapojit do týmu. Momentálně jsem v týmu druhou sezonu. Ta první byla pro mě dost náročná, nevěděl jsem o autě dost. Všechno se ale změnilo na závodech, kde jsme se seznámili až až, takže následující sezonu jsem pokračoval a splnil si sen postavit s partou kamarádů závodní auto. Práce v týmu mi přináší velký rozhled ve strojírenském a ekonomickém světě, myslím, že je to výborná příprava pro budoucí profesi.“