Progettazione e realizzazione di una monoscocca in composito per una vettura FSAE

I materiali compositi permettono di ottenere manufatti dall’elevata rigidezza specifica, ottimi standard di sicurezza e proprietà meccaniche ottimizzate rispetto ai carichi di progetto previsti: tali caratteristiche li rendono adatti alla realizzazione del telaio di una monoposto FSAE. Inoltre la tecnologia sandwich permette di ottenere, dove sia importante la riduzione delle masse, un significativo aumento di rigidezza distanziando le facce del pannello con un’anima leggera. Tali soluzioni sono state impiegate nella realizzazione del primo telaio CFRP monoscocca del team elettrico FSAE dell’Università di Padova. I vincoli geometrici del progetto sono legati agli ingombri interni imposti dal regolamento FSAE [1], ergonomia pilota, sicurezza in caso di ribaltamento (fig. 1). Come mostra la figura 2 la monoscocca è divisa in zone con requisiti diversi di rigidezza e resistenza determinati da regolamento. Con riferimento alla sicurezza del pilota, le seguenti zone risultano critiche: Side Impact (impatto laterale), Front Bulkhead (impatto frontale), Accumulator Protection (protezione della batteria). Il regolamento FSAE impone inoltre di dimostrare sperimentalmente che questi requisiti siano superati attraverso prove normate di flessione a tre punti (3PBT) e di penetrazione (PST) su provini sandwich che riproducono il lay-up presente in scocca. Relativamente al test 3PB, è stato messo a punto un modello monodimensionale che sfrutta la Teoria classica della laminazione [2] e la Failure map dei sandwich [3] per prevederne il comportamento. Scelto il lay-up definitivo di ciascuna zona del telaio, sono stati verificati i requisiti funzionali di rigidezza torsionale globale e flessionale locale attraverso simulazioni agli elementi finiti. Infine è descritto il processo produttivo che ha permesso la realizzazione della monoscocca