Il documento descrive l'esperienza degli studenti del Politecnico di Torino nella partecipazione al progetto Formula Student, dove progettano e costruiscono monoposto da corsa. Attraverso sfide pratiche e regolamenti della competizione, gli studenti sviluppano competenze tecniche e di lavoro in team, affrontando anche tematiche di sostenibilità con la creazione di veicoli ibridi. Viene evidenziato il successo nella competizione Formula SAE, con finalità che vanno oltre le prestazioni corsistiche, inglobando aspetti economici e di promozione del progetto.

1. F O R M U L A S T U D E N T & F O R M U L A E H I
DAL MOUSE AL VOLANTE
G l i s t u d e n t i d e l P o l i t e c n i c o d i To r i n o a l l ’ o p e r a c o n v e t t u re d a c o r s a , t r a d i z i o n a l i e i b r i d e
Partire da un foglio bianco, tracciare le prime linee, osservare giorno dopo giorno l’evoluzione di un progetto che coin-
volge un team di giovani studenti, vederlo crescere, realizzarlo e testarlo in prima persona non ha prezzo... Per tutto il
resto, c’è… Formula Student.
Per uno studente di Ingegneria un anno di partecipazione alla Squadracorse del Politecnico di Torino significa tutto que-
sto. Pochi vincoli, tanta passione: l’ente organizzatore, la SAE (www.sae.org), ha stabilito un regolamento a cui ci si deve
attenere per la progettazione di una monoposto da corsa. I limiti imposti riguardano soprattutto la sicurezza del veicolo,
ma lasciano ai giovani progettisti ampia libertà di espressione e la possibilità di dare sfogo alla fantasia. Una fantasia che
diventa realtà nel momento in cui si impara a collaborare, a fare le scelte giuste, a darsi scadenze e priorità corrette, ana-
lizzando i problemi e adoperandosi per risolverli al meglio e nel minor tempo possibile.
La Squadracorse del Politecnico di Torino
Le ultime due vetture del Politecnico di Torino: Sc08 e Sc09
La prima vettura, la Sc05, nasce nel 2005 da un'idea di alcuni studenti. La storia prosegue con lo sviluppo degli altri
prototipi, dalla Sc06 fino alla Sc09, vetture progettate in poco più di tre mesi, prodotte, testate e portate alle gare in tutta
Europa nei mesi che chiudono la stagione; e poi daccapo, con ciclo annuale senza pausa, ma con nuovi membri del team,
nuove idee e miglioramenti scaturiti dall’esperienza appena vissuta e pronti ad essere messi in pratica col nuovo proto-
tipo. Proprio come nella realtà aziendale, la partecipazione a questo progetto permette agli studenti di affrontare le pro-
blematiche dello sviluppo di un prodotto in tutte le sue fasi, dai vincoli tecnici, a quelli economici e temporali, senza di-
menticare la necessità fondamentale di imparare a lavorare in team. Quale migliore palestra per prepararsi all’inserimen-
to nel mondo lavorativo?
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2. L’obiettivo è quindi realizzare una vettura da competizione in tutto e per tutto: motori motociclistici, messi a punto e
ottimizzati per il tipo di gare a cui devono partecipare queste monoposto, garantiscono alte prestazioni; telai e sospen-
sioni sono progettati in base a criteri di leggerezza, affidabilità e qualità meccaniche indispensabili per conferire le mi-
gliori doti di maneggevolezza e agilità alla vettura. Senza dimenticare la realtà in cui viviamo e la sua attuale evoluzione
che, nel campo autoveicolistico, significa la nascita di auto ibride o full-electric e quindi lo sviluppo di nuovi sistemi di
trazione eco-sostenibili.
A questo proposito la Squadracorse non sta a guardare: ha infatti creato un team parallelo a quello che ogni anno si oc-
cupa della nuova Formula, il team Hybrid formato da un gruppo di dottorandi del dipartimento di Meccatronica del
Politecnico, che nel 2009 ha modificato l’ultima vettura allora realizzata, la Sc08. La monoposto è stata “ibridizzata” con
un piccolo bicilindrico motociclistico affiancato a un motore elettrico in parallelo e portata al successo nella gara tenutasi
al Centro Enea Casaccia, in provincia di Roma.
Contemporaneamente la Squadracorse ha partecipato alle competizioni del circuito di Formula SAE in Germania e in
Italia, concludendo la stagione con un ottimo quinto posto assoluto -primi fra gli italiani- nella gara tenutasi sul circuito
di Varano de’ Melegari. Proprio su questi due eventi vogliamo concentrare l’attenzione, evidenziando le fasi di prepara-
zione alle gare e quelle salienti vissute durante le competizioni, che costituiscono il fine ultimo di questa esperienza e il
momento della verità per il team, in cui si raccolgono i frutti del lavoro svolto.
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3. Il progetto
Durante la progettazione è necessario porsi
degli obiettivi precisi, che mirino a rendere
la monoposto competitiva sotto tutti gli
aspetti: la ricerca di leggerezza della vettura
è indispensabile per ottenere un ottimo rap-
porto potenza/peso, fondamentale per ga-
rantire le doti di accelerazione e agilità che
una monoposto di questo tipo deve avere
nel suo DNA. Nel nostro caso questo obiet-
tivo ha determinato molte scelte tecniche,
quali lo studio di un telaio a traliccio di tubi
di CrMo4, rinforzato da una pannellatura
strutturale in carbonio, progettato per avere
una rigidezza torsionale ottimale, indispensabile per permettere alle sospen-
sioni di lavorare al meglio. Cerchi in fusione di magnesio, telaietto posteriore
per l’alloggiamento di differenziale e sospensioni costituito da una struttura
saldata in Unidal (AA 7019), carrozzeria in fibra di carbonio, montanti ruota e
roker delle sospensioni in Ergal (AA 7075), mozzi ruota in acciaio 36 CrNiMo
16 (Fig. 7) sono solo alcune delle scelte progettuali che hanno portato a un peso
complessivo della vettura di circa 220 Kg.
Per raggiungere prestazioni dinamiche degne di un’auto da corsa è necessario
disporre non solo di un autotelaio leggero e performante, ma anche di un mo-
topropulsore che ne sia all’altezza. La Sc09 monta un motore di derivazione
motociclistica: in particolare si tratta del motore dell’Honda CBR 600 RR, a cui i
ragazzi dell’Engine Division hanno messo mano, rivedendo e realizzando un
sistema di aspirazione a geometria variabile (per ovviare alla strozzatura di 20
mm imposta dal regolamento), gli assi a camme, il sistema di scarico, la map-
patura (messa a punto su un banco prova del dipartimento di energetica del
Montante e mozzo ruota anteriore
Politecnico) e introducendo la lubrificazione a carter secco, che ha permesso di
ridurre al minimo l’ingombro verticale della coppa del motore, abbassare così il
motore stesso e di conseguenza il baricentro dell’intera monoposto. Il
comando del cambio è di tipo pneumatico, con comandi al volante, la cui
elettronica di gestione è stata interamente realizzata dalla Control Divi-
sion della Squadracorse, così come il sistema di telemetria per la raccolta
e il trasferimento dei dati caratteristici della vettura (dai molteplici pa-
rametri motoristici a quelli riguardanti la dinamica del veicolo - posizio-
ne degli ammortizzatori, angolo di sterzo, di imbardata e di rollio). I
risultati in termini di prestazioni? Il motore sviluppa 92 cv a 11.750 giri/
min con una coppia di 68 Nm a 7500 giri/min, valori che spingono la
Sc09 da 0 a 100 Km/h in meno di 4 secondi.
Sospensione anteriore
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Mozzi ruota posteriore e anteriore

4. Il discorso cambia per quanto riguarda la propulsione della Sc08 Hybrid, il cui telaio è stato opportunamente modificato
per ospitare non più un 4 cilindri in
linea, ma un bicilindrico Kawasaki di
250 cc che sviluppa 33 cv e 22 Nm di
coppia, affiancato da un motore elettri-
co brushless, Perm pms 150, che vanta
una potenza nominale di circa 10 cv e
una coppia massima di 80 Nm, alimen-
tato da un pacco a 100 V di batterie li-
tio-polimero Kokam. Queste modifiche
hanno determinato un incremento di
peso a 298 Kg in ordine di marcia e una
Sistema ibrido parallelo: motore elettrico, a combustione
interna e loro accoppiamento
penalizzazione delle prestazioni velocistiche (l’accelerazione da 0 a 100
Km/h è di circa 5 secondi con l’utilizzo combinato di motore termico e
elettrico), a favore però di un netto miglioramento dei consumi, che si
attestano intorno ai 25 Km/l di media sul giro di pista, senza però toglie-
re alla vettura le spiccate doti dinamiche e lo spirito corsaiolo che la con-
traddistinguevano prima dell’“ibridizzazione”.
Pacco a 100 V di batterie litio-polimero Kokam
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5. La preparazione alle gare
Per quanto oggi sia possibile simulare e prevedere al
computer il comportamento di una vettura nei suoi
molteplici aspetti (dalla dinamica del veicolo alla
simulazione fluidodinamica del motore), un periodo
di test in pista è fondamentale per ottimizzare il set
up della monoposto: questo è certamente uno dei
primi momenti di riscontro della bontà del progetto,
in cui emergono pregi e difetti del nuovo prototipo.
Si ha la possibilità di affinare e migliorare il compor-
tamento globale, lavorando sull’ottimizzazione di
alcuni componenti e sul setting generale della vettu-
ra. In fase di progetto si identificano alcune gran-
Test della Sc09
dezze di massima, come un range di rigidezza delle
molle delle sospensioni e delle barre antirollio, ma
sarà la pista a sancire quale sarà veramente la molla
giusta da utilizzare, la regolazione più performante
della barra antirollio e delle caratteristiche di smor-
zamento degli ammortizzatori.
E poi, chiaramente, ci sono la pista e il pilota: essere
membro del team significa anche partecipare in pri-
ma persona ai test in pista e perché no, se si possie-
dono le doti, anche guidare la vettura. Il regolamen-
to SAE specifica infatti che dovranno essere gli stu-
denti stessi a guidare la monoposto durante le gare, pena la squalifica dall’evento. Un’occasione in più per avere un ri-
scontro ancora più diretto e reale del proprio lavoro e una soddisfazione incredibile nel pensare che quella macchina, che
dribla con disinvoltura la serie di coni che si trova di fronte durante la gara, è nata dalle proprie mani.
Per la Sc08 Hybrid la messa a punto si è concentrata su
aspetti nuovi, quali la calibrazione dell’interazione tra
il motore elettrico e termico, sicuramente la modalità
di utilizzo più interessante oltre che prestazionale per
questo tipo di veicolo. Essendo un ibrido parallelo, la
vettura può muoversi sia con il solo motore termico,
sia in puro elettrico, sia in modalità ibrida, con en-
trambi i propulsori in trazione. É stato necessario set-
tare al meglio i parametri dell’elettronica di gestione
del motore elettrico, che viene comandato da un po-
tenziometro posto sul pedale dell’acceleratore, in
modo da sopperire alla scarsa coppia del motore ter-
mico ai bassi regimi e durante i cambi marcia. La Sc08 Hybrid ai box
Le gare del circuito Formula SAE non comprendono però solamente eventi dinamici: l’intento di queste gare è anche
quello di valutare la preparazione tecnica del team, attraverso l’analisi dei costi, una presentazione commerciale del pro-
getto ad un investitore per la produzione in piccola serie e una discussione tecnica con giudici provenienti da tutto il
mondo del motorsport sulle scelte tecniche adottate per la propria monoposto. Questo tipo di prove rende la competi-
zione più completa, coinvolgendo aspetti economici, commerciali e organizzativi, sempre presenti e di grande importan-
za in qualunque ambiente lavorativo.
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6. Le gare
Formula ATA.
Nel 2009 l’evento italiano di Formula SAE, la Formula
ATA, si è tenuto all’autodromo Riccardo Paletti di Varano
de’ Melegari (PR) agli inizi del mese di settembre.
L’appuntamento, che è ormai alla sua quinta edizione, ha
visto crescere anno dopo anno il proprio livello, grazie
anche al coinvolgimento da parte dell’ATA di personaggi
di spicco del settore motorsport quali, ad esempio, Aldo
Costa, Sergio Limone, Frèdèric Romè, Evan Short e alla
partecipazione di aziende come Dallara e Lamborghini.
L’interesse suscitato dall’evento a livello europeo è testi-
moniato dal fatto che il tetto massimo di partecipanti (40) è La Sc09 durante il Design Event
stato raggiunto in soli 4 minuti dall’apertura delle iscrizioni. Questo
non ha però impedito alle migliori università, tra cui quella di Stoccarda, Graz, Vienna, Zurigo e molte altre, di aggiudi-
carsi un posto sullo schieramento di partenza.
Dopo la prima giornata di verifiche tecniche, la gara è proseguita con gli eventi dinamici, durante i quali il comitato tec-
nico ha esaminato e giudicato ogni team in base al livello tecnico, alla capacità di promozione del prodotto e all’analisi
dei costi della monoposto. Questa prima parte della competizione ha visto primeggiare il TUW Racing Team di Vienna,
mentre la Squadracorse ha ottenuto il 2° posto al Cost event e il 5° al Design event.
Durante la terza e la quarta giornata si sono svolte le prove dinamiche: acceleration, skid pad, autocross ed endurance. Men-
tre il team TU Graz vinceva l’acceleration, il Rennteam Stuttgart si aggiudicava sia lo skid pad che l’autocross, ponendo una
seria ipoteca sull’esito finale dell’evento. Nel frattempo la Sc09 inseguiva la testa del gruppo ottenendo nelle prime 3
prove rispettivamente un 5°, un 6° ed un 9° posto, quest’ultimo causato dall’abbattimento di un cono durante uno slalom
affrontato con foga eccessiva. Un vero peccato, perché la vettura torinese era sicuramente in grado di ottenere un tempo
di autocross all’altezza dei primi 3.
Alla partenza dell’endurance si giocavano la vittoria il team UNI Stuttgart e TU Graz. I primi hanno dato prova di un
livello di preparazione ed una costanza nelle prestazioni durante tutto l’evento, che li hanno portati all’indiscussa e
schiacciante vittoria finale. Il Politecnico di Torino ha chiuso con un ottimo 5° posto assoluto, che avrebbe potuto essere
decisamente migliore senza alcuni errori da parte di un pilota poco esperto, confermando la leadership tra i team italiani.
Il risultato è comunque gratificante, dato l’alto livello dei concorrenti.
Da segnalare, infine, tra i team italiani, l’ottimo 12° posto dell’Università di Pisa, che ha superato team ben più blasonati,
come ETH Zurigo e UAS Graz.
Le vetture in coda per la prova di skid pad
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7. Formula EHI - Electric and Hybrid.
La Formula EHI si è tenuta al Centro
Enea in provincia di Roma, dove su un
piccolo tracciato hanno gareggiato circa
20 veicoli, a 2, 3 o 4 ruote, appartenenti
a diverse categorie ma tutti accomunati
dalla presenza della propulsione elettri-
ca: da motocicli a tricicli elettrici, da
auto alimentate con cella al combustibi-
le (Hydra sempre del nostro Politecnico)
a vetture di Formula SAE riadattate alla
propulsione ibrida, come la nostra, quel-
la dell’Università ETH di Zurigo e quel-
la dell’Università americana di Drexel.
La Sc08 Hybrid ha affrontato alcune pro-
ve inedite insieme ai due rivali svizzeri e americani della sua categoria, a cominciare dall’endurance di 50 km da percorre
con velocità media il più vicina possibile a 35 Km/h, con la quale si valuta il consumo di carburante per il motore termi-
co e delle batterie per l’elettrico: si accende subito la sfida con gli avversari, in particolare con gli svizzeri, la cui universi-
tà è molto all’avanguardia per quanto
riguarda la ricerca su trazioni alternative
(elettriche e ibride). Le diversità tra l’ar-
chitettura parallela - la nostra - e quella
serie - degli svizzeri - si traduce in una
diversa strategia di gestione della prova,
che la vettura torinese corre in modalità
ibrida, cercando di mantenere il più pos-
sibile una velocità costante durante tutta
la prova, mentre gli svizzeri scelgono il
puro elettrico, salvo poi accendere il mo-
tore termico in alcuni tratti da metà prova
in avanti per ricaricare le batterie. Seguo-
no le prove di accelerazione, in cui gli
svizzeri hanno dalla loro la grande coppia del
motore elettrico, che permette scatti fulminei La Sc08 Hybrid durante la Formula EHI - Electric and Hybrid
da fermo. La Sc08 si attesta su tempi sem-
pre costanti, di poco superiori ai 5 secondi,
mentre la vettura dell’ETH soffre di un
problema durante uno dei 4 run, che alza
notevolmente la media dei 4 tempi fatti
segnare. Arrivano finalmente le due prove
più guidate, l’autocross e la performance di
22 km, dove la vettura del Politecnico può
far valere le sue doti di grande manegge-
volezza, a fronte di un minor peso, pur
avendo in ogni caso meno potenza dispo-
nibile rispetto agli svizzeri. La monoposto
italiana dalla livrea rossa e bianca si ag-
giudica entrambe le prove, dimostrando la
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8. bontà della scelta tecnica effettuata dalla Squadracorse, che ha ottimizzato il powertrain con un’attenzione particolare
all’importante rapporto fra peso e potenza. L’evento si conclude con una prova fuori classifica, marchio di fabbrica del-
l’organizzazione ATA, il pursuit, ossia inseguimento: due vetture partono contemporaneamente distanziate di circa metà
circuito, percorrendo due giri completi e
misurando il distacco tra le due, che al limi-
te può esaurirsi in caso di netta superiorità
di una sull’altra. Anche in questo caso la
Sc08 non delude, confermando quanto di
buono aveva fatto vedere nelle prove pre-
cedenti e dimostrando, insieme al suo team,
di meritare ampiamente il primo posto as-
soluto della sua categoria, così come il fatto
che anche un’auto ibrida può essere molto
divertente da guidare... and so, Hybrid for
fun!
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