Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Vytvořit a vyhrát
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Vytvořit a vyhrát

Již od roku 1998 se datuje existence evropské soutěže Formula Student. Její podstatou je konstrukční úkol, který je součástí fiktivního výběrového řízení na vývoj vozu formulového typu.

Vůz musí disponovat velkým výkonem ve smyslu co nejlepší akcelerace, brzdění a ovladatelnosti. Musí být levný, spolehlivý, se snadnou údržbou, konkurenceschopný, a také pohodlný a esteticky na úrovni. Jedním z týmů tvůrců formule, které jsou dnes zapojeny do soutěže, je i CTU CarTech. Jeho alma mater je fakulta strojní pražské ČVUT a kapitánem Jan Michálek, student pátého ročníku, obor Spalovací motory.

Na vzniku formule se mohou podílet pouze studenti bakalářského nebo magisterského studia. Proces jejího vzniku je každý rok téměř stejný. Už během posledních závodů sezony, které bývají ke konci srpna, začíná vznikat model nové formule.


Sloupek řízení navržený metodou topologické optimalizace

Tým CTU CarTech vznikl již před 11 lety, když se o projektu Formula Student dozvěděli studenti a pedagogové při své zahraniční cestě. Od té doby zde již vzniklo 10 vozů a spolu s nimi se každým rokem hodně obměňuje tým tvůrců. Největším úspěchem, který pamatuje už jen několik členů, kteří v týmu působí již několik let, bylo asi druhé místo z hlavního závodu v Anglii před třemi lety. Šlo o jeden z nejprestižnějších závodů na světě a hodnoceny v něm byly současně formule na bázi spalovacích i elektrických motorů. Na předních místech v žebříčcích závodů však tým rozhodně nebývá zřídka.

Nekonvenční materiály

Jak tedy proces vzniku studentské formule probíhá?

„Zde se nejprve řeší takové hrubé rozložení komponent, aby celá formule mohla být kompaktní a správně rozvážená,“ vysvětluje Jan Michálek. „Pak přibližně v půlce září si dáme první schůzku, kde se toto rozdělení představí celému týmu, každá skupina sdělí své plány na další rok, rozdělíme si práci, spolupráci s partnery atd. a do konce kalendářního roku se zabýváme návrhem nové formule. To znamená, že provádíme měření na voze z minulé sezony, máme experimentální stanoviště pro motor ve školních laboratořích, zkoušení vzorků apod. Kromě toho na podzim ještě děláme náborovou akci pro nové členy, které se hned pokoušíme začlenit do vývoje. Do nového roku se snažíme vstoupit s hotovým návrhem formule, abychom se hned mohli pustit do výroby. Začátkem května už bývá formule hotová a následuje testovací fáze, ve které se zpočátku ověřuje funkčnost jednotlivých součástí formule, a poté nastavení pro jednotlivé disciplíny na závody. Pokud vše běží podle plánu, tak probíhá ještě validace výpočtů a simulací. S tím máme čas do prvních závodů, které jsou začátkem července a i s cestou trvají zhruba týden. V průběhu léta se většinou zúčastňujeme 3 až 4 závodů, takže prakticky celé léto trávíme buď na závodech, přípravou na závody, nebo na cestách.

Tým při vývoji vozu sáhnul i k nekonvenčním materiálům. Mezi ty, s nimiž pracuje, patří například kompozitní materiály, které tvoří velkou část vozu, dále titanové součásti, které mladí tvůrci používají jednak na výfukovém systému, ale i na kolové skupině.

V roce 2014 uzavřel tým partnerství s firmou Misan a v roce 2017 také s Garrett Motion, které disponují technologií laserového spékání kovů, laicky nazývaného 3D tisk kovu. Společnost pro formuli tiskne v současné době především komponenty z hliníku."


Tištěné komponenty

Topologická optimalizace

„Nová technologie byla poprvé použita na voze FS06,“ vzpomíná Michálek. „Jednalo se o pádla řazení umístěné na volantu. Ta byla navržena metodou topologické optimalizace, tak aby měla co nejnižší hmotnost a aby zároveň splňovala zvolené požadavky na tuhost a pevnost ve zvoleném zátěžném stavu. Metoda návrhu a výroby nás natolik zaujala, že jsme se rozhodli touto metodou navrhnout sloupek řízení pro vůz FS07. Dříve jsme používali i tištěné slitiny titanu na uchycení tlumičů náprav, ale těmi momentálně nedisponujeme, protože máme jiný typ odpružení,“ dodává. „Slitiny titanu bychom však rádi vyzkoušeli na části výfukového potrubí, ale to je zatím pouze v plánu. Další oblastí, kde využíváme 3D tisk je u součástí, které se buď nedají vyrobit jinou metodou, nebo dají, ale velmi složitě. Můžu zmínit například olejovou vanu motoru, ve které se zároveň nacházejí kanály pro proudění oleje a podobné součásti se zabudovanými kanály.“


Struktura tištění vany

Od návrhu až po jízdu

Jednou z dalších možností nekonvenčních technologií, kterou si tým CTU CarTech oblíbil, byla metoda elektroerozivního obrábění.


Tým CTU CarTech s kapitánem Janem Michálkem

„Je to hlavně kvůli přesnosti této technologie a možnosti 2D složitých tvarů,“ vysvětluje Michálek. „Výhodná je pro nás například na převodovce nebo hřídelových tvarových spojích. U nich jsme hodně omezení prostorem a soustředíme se na co nejnižší hmotnost. Takže si třeba na převodovce můžeme zvolit modul, který nám nejvíce vyhovuje, a nemusíme hledat firmu, která bude mít přesně tyto nástroje, aby nám jej obrobila.“


Tisk, včetně podpěr

Právě nyní tým CTU CarTech pracuje na výrobě nové formule. Během května plánuje její dokončení a zahájení testování.

„Letos nás čekají závody v Nizozemsku, kam jedeme poprvé,“ odkrývá Jan Michálek plány pro nejbližší období. „Dále také v Itálii, Česku a Španělsku. Navíc máme letos mnoho změn a ještě k tomu pro většinu členů je letošní rok ve formuli první, takže práce nás čeká víc než dost. Avšak zkušenosti z tohoto projektu jsou to hlavní, co si každý z týmu odnese. Člověk je zde od návrhu přes výrobu až po testování zodpovědný za svou součást nebo součásti a během toho se může setkat s nejrůznějšími technologiemi jak výroby, tak například i zkoušení a simulací.“


Titanové uchycení tlumičů k 3D tisku

Toho už si jsou samozřejmě vědomy i firmy, takže student, který se významněji podílí na projektu Formula Student, nemívá posléze problém s uplatněním v zaměstnání. Někteří pokračují v motosportu, další si založí vlastní firmu pro výrobu dílů, jiní pokračují v konstrukčních kancelářích nebo zůstávají jako pedagogové na ČVUT. A jeden z bývalých členů týmu dnes působí přímo ve Formuli 1.


Formula Student (též Formula SAE) je konstrukční soutěž pro studenty inženýrských škol. Vznikla v USA v roce 1981. Od roku 1998 existuje její evropská odnož, Formula Student. Obě soutěže mají stejný cíl a téměř stejná pravidla. V rámci Formula Student/SAE se každoročně pořádá 12 soutěží po celém světě, v nichž se utkává více než 500 univerzitních týmů z celého světa.
Na ČVUT fungují v současné době dva týmy. V nich spolupracují studenti Fakulty elektrotechnické, Fakulty strojní i dalších fakult.


Hana Janišová

hana.janisova@mmspektrum.com

 

Další články

3D technologie
Vzdělávání a školství

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: