A Formula Student é uma competição internacional de design estudantil em que equipas universitárias de todo o mundo desenvolvem, constroem, apresentam e operam os seus próprios carros de corrida de fórmula. A equipa ELBFLORACE Formula Student da TU Dresden é uma delas. Fundada como uma associação registada em 2006, cerca de 80 estudantes participam ativamente no projeto todos os anos e já estão a construir o seu 18º veículo para a época 2025/26. Este veículo será conduzido de forma totalmente eléctrica nas pistas de corridas da Europa. Numa comparação global, o seu desempenho coloca-os há anos entre os 10% melhores. Estes resultados seriam impossíveis sem o apoio da universidade e dos patrocinadores da indústria, incluindo a ACE.

O veículo da época anterior, EFR17ed05, também conhecido como "ZoE", pesa apenas cerca de 168 kg e acelerou da paragem aos 100 km/h em menos de 2,3 segundos no verão de 2025 com quatro motores de cubo de roda arrefecidos a água de 35 kW cada, inversores desenvolvidos internamente e uma monocoque feita de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). Para controlar a velocidade do carro de corrida, o condutor tem à sua disposição um pedal de aceleração e um pedal de travão. Além disso, a condução é apoiada por vários controlos desenvolvidos pelo próprio que, por exemplo, monitorizam o deslizamento dos pneus ou permitem curvas mais ágeis através da vectorização do binário.

Design do pedal e molas a gás para requisitos especiais

Em comparação com um automóvel de passageiros normal, os pedais estão ligados ao veículo de uma forma significativamente diferente, têm um curso de pedal diferente e também cumprem requisitos mais elevados para proporcionar ao condutor uma experiência de condução adequada. Por exemplo, devem ser tidas em conta maiores vibrações, a resposta dinâmica do veículo e a menor fadiga física possível para o condutor. Ambos os pedais estão montados nos seus próprios carris, de modo a que a sua posição possa ser ajustada de forma óptima para os diferentes condutores.

Para acelerar o carro de corrida, o condutor tem um pedal feito de CFRP, que é montado num trenó impresso em 3D, também feito de CFRP, para se deslocar nos carris de tubos CFRP. O ponto de articulação do pedal encontra-se no calcanhar do condutor, sob a forma de um parafuso dopado magneticamente. A rotação do pedal e, por conseguinte, do parafuso é determinada de forma redundante através de dois sensores Hall de conceção diferente. Duas molas industriais paralelas de pressão de gás estabilizam o curso do pedal e proporcionam ao ciclista uma resistência mecânica adicional para a experiência de condução. Esta resistência pode ser adaptada ao feedback do condutor. A ACE Stoßdämpfer GmbH é um dos principais apoiantes nesta área do design de carros de corrida, tendo patrocinado a ELBFLORACE e.V. durante vários anos com molas a gás industriais GS-10-20-AD-100N e GS-12-20-AD-100N. O contacto com a empresa é sempre descomplicado, cortês e repleto de informações valiosas, pelas quais a equipa está muito grata.

Elementos de máquina compactos e leves para uma integração óptima

Devido aos regulamentos da Formula Student e aos requisitos de segurança associados, a liberdade de design do pedal do travão é limitada. Assim, o pedal, o carro e o carril são feitos de liga de alumínio EN-AW-7075 e apenas as guias dos pés são feitas de CFRP. Quando o pedal do travão é pressionado, um sensor de força de membrana montado em série é acionado até à força definida pela mola de pressão de gás individual. O carro de corrida é travado e a energia recuperada através do sinal de saída da célula de carga e da recuperação dos quatro motores eléctricos. A travagem mecânica só é iniciada através dos dois cilindros mestres de travão para os circuitos de travagem dianteiro e traseiro quando a força de travagem é excedida e a mola de pressão de gás se move significativamente como resultado.

Em particular, a força de inserção definida quando a haste do pistão é estendida e a distância insignificante até ser atingida justificam a utilização de molas a gás para a Formula Student Team ELBFLORACE. Isto garante que o processo de travagem mecânica e a perda de energia associada apenas se iniciam com a pressão do pedal concebida. Para além da ELBFLORACE, as molas a gás também podem ser encontradas nos veículos de Formula Student de muitas outras equipas. Todas elas tiram partido do facto de as molas a gás serem compactas e leves em comparação com outros tipos de molas. Isto permite que sejam utilizadas na parte dianteira estreita dos carros de fórmula para desportos motorizados.

Graças à pressão de gás ajustável individualmente através de uma válvula de enchimento e à simples substituição de toda a mola, a ELBFLORACE é flexível quando se trata de reequipar os pedais. A dimensão da mola a gás é independente da força de extensão e retração no âmbito da aplicação. As molas a gás da ACE Stoßdämpfer GmbH não necessitam de manutenção e a sua vida útil ultrapassa largamente o período de uma estação, mesmo com uma utilização intensiva.

Molas a gás feitas de materiais leves no futuro?

Em suma, a ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. mostra como a tecnologia inovadora e os processos de desenvolvimento orientados podem alcançar um desempenho de topo num ambiente estudantil. Com uma equipa altamente motivada e a utilização de materiais e tecnologias de ponta, são desenvolvidos todos os anos veículos que estabelecem padrões em termos de construção leve, tecnologia de acionamento e engenharia de controlo. A combinação de conhecimentos teóricos e aplicação prática não só prepara de forma ideal os estudantes para o seu futuro profissional, como também promove o progresso tecnológico no domínio dos desportos motorizados eléctricos e autónomos.

A fim de otimizar ainda mais a construção leve, seria desejável que a ELBFLORACE e.V. participasse no desenvolvimento de molas a gás feitas de materiais leves e as implementasse em veículos no futuro. O apoio contínuo e a estreita cooperação com parceiros industriais como a ACE sublinham a importância do projeto para a educação e o espírito de inovação nas universidades de todo o mundo.