La Formula SAE è una competizione universitaria internazionale di design ingegneristico proposta inizialmente dalla Society of Automotive Engineers (SAE) che prevede la progettazione e la produzione di un'auto da corsa, valutata durante una serie di prove in base alle sue qualità di progettazione e di efficienza ingegneristica.
Istituita nel 1981, con lo scopo di permettere agli studenti universitari di confrontarsi e mettere in pratica quanto appreso durante il proprio percorso di studi, risultando al contempo appetibile e interessante , la competizione è diffusa in tutto il mondo, con svariati eventi annuali, organizzati direttamente dalla SAE o dalle varie associazioni nazionali di ingegneri e tecnici dell'automobile.
Attualmente le categorie di ogni competizione sono 3: Classe 1C (per i veicoli a benzina), Classe 1E (per i veicoli elettrici) e classe 1D(per i veicoli Driverless). Ad esse se ne aggiunge una quarta, denominata Classe 3, a cui partecipano i team che presentano solo il progetto della vettura, non partecipando quindi agli eventi statici e dinamici.
A partire dal 2017 la Formula Student Germany, attiva come evento ufficiale di formula SAE tedesco dal 2005, ha proposto la propria versione della competizione, rinominandola "Formula Student", sulla base dello stesso concept pensato dalla SAE, ma con qualche piccola variazione nel regolamento.
Concept L'idea posta alla base della Formula SAE è che un'azienda fittizia ingaggi il team affinché realizzi un prototipo di auto da corsa con determinate caratteristiche, che occupi il segmento di mercato dedicato a piloti non professionisti, definiti come weekend autocross racers. Ogni team di studenti deve progettare, costruire, testare e promuovere il prototipo, il quale viene valutato in otto tipologie di prove, che spaziano dalle performance pure, al design, alla pubblicizzazione e alla presentazione del veicolo stesso. Ad ogni evento è possibile totalizzare un massimo di 1000 punti distribuiti tra varie prove.
Per il regolamento Formula SAE i punti sono distribuiti secondo il seguente schema:
Presentazione Piano Aziendale 75 Presentazione Design Vettura 150 Analisi dei Costi 100 Prova di accelerazione 100 Prova Skid-Pad 75 Prova Autocross 125 Consumo carburante 100 Endurance 275
Mentre il regolamento Formula Student prevede i seguenti punteggi: Presentazione Piano Aziendale 75 Presentazione Design Vettura 150 Analisi dei Costi 100 Prova di accelerazione 75 Prova Skid-Pad 75 Prova Autocross 100 Consumo carburante 100 Endurance 325
L'idea La vision della SAE era ed è quindi quella di creare un evento universitario, regolamentato che portasse i seguenti benefici per gli studenti e le aziende: aumentare le possibilità di lavoro preparare gli studenti alla reale vita lavorativa contribuire allo sviluppo di ingegneri incoraggiare la ricerca e l'innovazione guardando anche ai costi sviluppo professionale degli studenti in: formazione di un team programmazione di progetto/prodotto project management lavoro di gruppo gestione (generale, finanziaria, tempo) comunicazione
La realtà Ogni gruppo di studenti deve progettare, costruire e testare, ogni anno, una nuova vettura che deve: avere elevate prestazioni in termini di maneggevolezza, frenata e accelerazione essere economica essere facile da mantenere essere affidabile essere confortevole essere attraente e ben rifinita essere producibile in numero limitato di quattro esemplari al giorno (mille in un anno)
Regolamento
La Formula SAE impone poche restrizioni ai partecipanti, atte soprattutto a garantire la sicurezza dei prototipi ed a limitarne le prestazioni.
Inoltre, per come è organizzato lo schema dei punteggi, è possibile raggiungere il successo tramite svariate combinazioni dei parametri caratteristici delle vetture, perciò è possibile ammirare una grande varietà tra i vari prototipi, cosa più unica che rara nel mondo del motorsport.
Competizione studentesca Tutto il team, piloti inclusi, deve essere composto unicamente da studenti universitari. Il team può ricevere giudizi e consigli da professionisti e professori, ma tutto il design ed il lavoro deve essere svolto unicamente dagli studenti.
Motore Il motore deve essere a pistoni, quattro tempi funzionante secondo Ciclo Otto con una cilindrata massima di 710cc. Una restrizione circolare, dal diametro massimo di 20 mm per motori alimentati a benzina o 19 mm per motori alimentati ad E85, deve essere inserita a valle del corpo farfallato e a monte di qualunque sistema di sovralimentazione. Inoltre il motore non può essere sovralimentato originariamente, l'eventuale sovralimentazione deve essere progettata e aggiunta durante la fase di realizzazione della macchina.
Nel caso di un motore elettrico non si hanno limitazioni sulla sua progettazione, ma il pacco batterie non può erogare più di 80 kW di potenza.
Sospensioni Non ci sono limitazioni sulle sospensioni, se non per quanto riguarda la sicurezza; l'unica prescrizione regolamentare è che ci siano delle sospensioni (una soluzione tipo kart non sarebbe ammessa) e che abbiano un'escursione minima. Sono permesse le sospensioni attive e la sterzatura al posteriore (purché l'angolo massimo di sterzatura delle ruote posteriori non superi i 6°).
Aerodinamica Ci sono poche regole sull'aerodinamica, e principalmente delineano zone di estensione massima per qualunque dispositivo aerodinamico. Sono permessi dispositivi mobili.
Peso Non c'è un minimo regolamentare del peso.
Sicurezza La maggior parte delle prescrizioni regolamentari riguardano la sicurezza del pilota. Le vetture, indipendentemente dal design del resto del telaio, devono avere almeno due Roll-bar, uno all'altezza della testa del pilota, uno all'altezza del volante. La vettura deve essere dotata di un attuenuatore d'impatto nella zona frontale, due circuiti frenanti idraulici indipendenti, cinture di sicurezza almeno a 5 punti, e deve garantire il rispetto di alcune prescrizioni geometriche sull'abitacolo e sul telaio. Deve esserci un muro tagliafiamma tra il compartimento del motore e il pilota. Bisogna inoltre garantire che non ci siano perdite di fluidi e che il limite di ribaltamento del prototipo sopraggiunga almeno ad 1,7 G di accelerazione laterale.
Formato di gara Verifiche tecniche
Prima di poter partecipare alle prove guidate le vetture vengono sottoposte ad una serie di verifiche ed ispezioni, note comunemente come "techs", da parte dei giudici, che ne verificano la conformità al regolamento, soprattutto per quanto concerne le norme preposte a garantire l'incolumità del pilota.
A seguito del superamento dell'ispezione avviene il rifornimento della vettura, che viene successivamente posizionata sulla tilt table, una piattaforma in grado di inclinare il prototipo su entrambi i lati fino ad un angolo di 60 gradi, al fine di certificare che non vi sia perdita di liquidi.
Superata la prova di tilt, la vettura (a seconda del tipo di motore) viene sottoposta al noise test o al rain test. La prima è una prova nella quale i giudici accertano che il motore, girando a diversi regimi, non superi i 110 dB di rumore; la seconda invece consiste nel bagnare interamente l'auto da qualunque direzione possibile per 120 secondi, e viene passata se la centralina non subisce danni o malfunzionamenti. L'ultima delle prove pre-gara è il test di frenata, in cui la macchina deve essere in grado, dopo una lunga accelerazione, di bloccare contemporaneamente tutte e quattro le ruote senza arrivare allo spegnimento del motore.
Per ognuna di queste quattro prove di verifica viene rilasciato un adesivo, che i giudici applicano sul musetto anteriore della vettura; solo dopo aver collezionato tutti e quattro gli stickers il prototipo potrà scendere in pista e iniziare la competizione.
Prove statiche
Cost Analysis: L'obiettivo dell'analisi dei costi è quello di insegnare ai partecipanti quanto il costo in relazione al budget disponibile sia fattore imprescindibile, cui è fondamentale tenere conto in una progettazione ingegneristica. È così possibile imparare e capire quali siano le tecniche e i processi da attuare durante la produzione dei componenti scelti in fase progettuale. La prova è suddivisa in due parti: la compilazione di un report scritto (che deve essere inviato ai giudici prima della competizione) e una discussione durante l'evento stesso. Questo consente di valutare non soltanto il costo del prototipo, ma anche l'abilità del team di produrre una stima accurata dei costi di produzione e progettazione. È pertanto chiaro che il cost report debba corrispondere alla vettura scelta per la competizione. La vettura con il minor costo di acquisto e la miglior presentazione ricevono ciascuna 30 punti. Durante l'evento altri 20 punti sono assegnati per premiare la reale possibilità di produrre il veicolo, mentre gli ultimi venti punti a come il team espone i processi di produzione su due argomenti scelti a caso dai giudici.
Business Plan Presentation: Questa presentazione è finalizzata a valutare l'abilità del team nello sviluppare e consegnare un ampio ed esaustivo business case. L'evento è giudicato da persone provenienti dal mondo dell'automobile, pertanto il team deve ipotizzare di confrontarsi non soltanto con ingegneri, ma con un esecutivo rappresentate le varie aree di una società, inclusi manager di produzione, marketing e finanza. La valutazione è focalizzata al contenuto, all'organizzazione e all'illustrazione del progetto, nonché all'abilità nel rispondere alle domande dei giudici, pertanto il team che produrrà la miglior presentazione, associata alla qualità del veicolo, vincerà la prova.
Engineering Design: Il concetto alla base dell'evento è quello di valutare le scelte e gli sforzi progettuali e come essi incontrino le esigenze di mercato. Questi aspetti vengono valutati dai giudici in unione alla capacità del team di rispondere ai quesiti posti e all'ispezione della macchina, la quale deve essere presentata totalmente assemblata e pronta a gareggiare.
Prove dinamiche
Acceleration: Durante il test di accelerazione la vettura deve accelerare per 75 metri lungo un percorso rettilineo su superficie piana. La prova è divisa in due batterie, che devono essere corse da due differenti piloti, ognuno dei quali ha a disposizione due tentativi. Il punteggio è determinato dalla differenza tra il peggiore e il migliore tempo assoluti fatti registrare, tenendo presente che il tempo più alto preso in considerazione dai giudici non deve superare i 5.8 secondi, pari ad una velocità media di 46.55 km/h.
Skid-Pad: La prova valuta la capacità in curva della vettura. Il tracciato richiama la figura di un 8 con due cerchi di 15.25 metri, al cui centro è posta la linea di partenza/arrivo e delimitati da sedici piloti nel lato esterno e sedici lungo il lato interno di ciascun cerchio. La vettura, una volta entrata nel percorso, deve compiere un giro del cerchio destro, per stabilire il senso di marcia, al termine del quale deve compierne un secondo, il quale viene cronometrato dai giudici. Terminato il secondo giro, la vettura deve spostarsi nel cerchio sinistro per effettuare due ulteriori giri, il secondo dei quali viene cronometrato. Ultimato il quarto giro, la macchina lascia il tracciato, nella stessa direzione da cui è entrata. La prova è divisa in due batterie, che devono essere corse da due differenti piloti, ognuno dei quali ha a disposizione due tentativi. Il punteggio è determinato sulla capacità di accelerazione laterale.