Jubileumauto Formula Student Team Delft

Met de zelf ontworpen en gebouwde jubileumauto DUT25 neemt het Formula Student Team Delft (FSTD) voor de 24-ste keer deel aan de internationale racecompetitie voor studenten. Omdat in 2021 door de COVID-pandemie geen races zijn georganiseerd laat het deelnamejubileum nog een jaartje op zich wachten.

In augustus moeten een betere integratie van alle autosystemen en een optimale teamsamenwerking de winst tijdens FSG25 weer naar Delft brengen. Teammanager Renee Roozen en chief aerodynamics Elias Stammeijer vertellen hier over de belangrijkste ontwerpverbeteringen en hoe ze doelgerichter gaan samenwerken.

Toekomst van racen engineeren

FSTD profileert zich op de eigen website als een team van ingenieurs in spé, die elektrische raceauto’s ontwerpen om technologische grenzen te verleggen. Zo‘n 82 studenten, waarvan er 30 een volledig studiejaar fulltime aan de DUT25 werken, hebben dit jaar één gemeenschappelijk doel: een podiumplaats bemachtigen tijdens de Formula Student Germany (FSG) race. Deze wordt van 18 tot 24 augustus gehouden op het circuit van Hockenheim. “In 2024 zijn we vierde geworden, dus dit jaar willen we in ieder geval bij de laatste drie terechtkomen en natuurlijk het liefst als winnaar eindigen”, vertelt Roozen. “Met een optimaal geïntegreerde raceauto die elk event goed finisht.”

Eén verenigd team

Roozen is al in april 2024 gestart om het DUT25-team samen te stellen en te smeden tot een geolied raceteam. Net als Stammeijer maakte zij al eerder deel uit van FSTD. “Alleen wanneer je met elkaar vanuit dezelfde visie met plezier naar hetzelfde doel toe werkt, kun je samen de beste prestaties leveren. Daarom investeren wij dit jaar extra in teambuilding, zoals events per department en cross-over sessies, om elkaar zowel beter te leren kennen, als te kunnen helpen bij het oplossen van uitdagingen. Maar ook onze racekart experience, om de twee beste coureurs voor de races van dit jaar te selecteren. Tijdens deze events werken wij dus op een actieve wijze aan onze winnersmentaliteit.”

‘Drivetrain’ en autonoom systeem

“Dit jaar gaan wij vooral onze drivetrain en het systeem voor autonoom rijden verbeteren”, vertelt Stammeijer. “Zo gaan wij voor het verbeteren van de raceprestaties onder andere een extra tandwiel toevoegen aan de drivetrain, onze in de wielen ingebouwde elektromotoren uitbreiden met geïntegreerde koeling en met iets grotere banden rijden. Tevens wordt het aerodynamische pakket geoptimaliseerd om in de bochten een betere downforce te krijgen. Dat doen we door te leren van onze eigen CFD-simulaties en echte meetdata van gereden races. Daar hebben eerdere teams ook al aan gewerkt, maar toch zijn er nog steeds verbeteringen mogelijk van het rem- en acceleratiegedrag van de DUT25.” 

3DExperience-platform

Om de snelste Formula Student-auto te kunnen ontwerpen, engineeren en bouwen, hebben we de beste software nodig, staat er op de website van FSTD. Vooral CAD-software is van vitaal belang voor de ontwerpfase van een engineeringproject, maar een succesvol project bestaat natuurlijk uit meer dan alleen een goed ontwerp. “Wij gebruiken sinds 2004 ontwerp-, engineering en samenwerkingssoftware van Dassault Systèmes en sinds 2016 het overkoepelende 3DExperience-platform, waarin de benodigde functionaliteit voor onze behoeften is geïntegreerd”, vervolgt Stammeijer. “Dit maakt Dassault Systèmes een van onze meest vertrouwde sponsors van de afgelopen decennia.”

‘Voor elk teamlid heilig’

“Wanneer je ons team met een lichaam vergelijkt, dan is CATIA van Dassault Systèmes het centrale hart dat alles aanstuurt en waarin alle beschikbare informatie staat”, verduidelijkt Stammeijer. “Als je met een multidisciplinair team van 85 mensen samenwerkt, is het fijn om te weten dat er altijd een actuele versie is die voor iedereen op elk benodigd moment en elke locatie als single source of truth geldt. Wat in CATIA staat is dus voor elk teamlid heilig. Alle iteraties die wekelijks door onze departments worden uitgevoerd komen samen in CATIA”. “Terugkomend op ons doel om een goed geïntegreerde raceauto te maken, dan is CATIA op het 3DExperience-platform voor ons kritische software”, vult Roozen aan.

‘Veel meer simulaties’

“De afgelopen jaren is er al veel tijd geïnvesteerd om de stabiliteit van het aerodynamische pakket te verbeteren”, vervolgt Stammeijer. “Daarmee bedoel ik dat een raceauto theoretisch wordt gesimuleerd om optimaal te presteren, alleen in de echte wereld krijgen we te maken met veel krachten en windinvloeden. Daarom focussen wij ons dit jaar op de performance te verhogen voor alle raceonderdelen. Wij hebben er nu voor gekozen om op basis van veel meer simulaties het gedrag van de vleugel over een grotere range van mogelijkheden te optimaliseren. Elke simulatie van de volledige auto duurt zo’n zes tot twaalf uur en wij maken er wekelijks wel een twintigtal, op de HPC-clusters van twee partners.”

Vleugelstructuur verbeteren

“Bij het ontwerpen en engineeren van een aerodynamisch pakket voor een raceauto is de belangrijkste uitdaging om de optimale balans te vinden tussen de sterkte en het gewicht”, vertelt Stammeijer. Dit jaar werken wij aan een multicell-wingbox, waarvan de structuur wordt opgebouwd met carbonvezels in verschillende richtingen, voor een hogere stijfheid en betere krachtenoverdracht. Als alternatief voor een kern met carbon eromheen gewikkeld, waarbij delaminatie kan optreden. Als tijdens de race delaminatie optreedt, kan de aerodynamische vleugel minder goed alle krachten dragen en overbrengen, waardoor het rijgedrag nadelig wordt beïnvloed.”

Geïntegreerde koeling

Voor de vier elektromotoren die aan de drivetrain zijn bevestigd gaat het DUT25-team dit seizoen een geïntegreerd koelsysteem ontwikkelen. “Tot nu toe werd om elke motor een 3D-geprinte huls geplaatst voor het koelen met water”, legt Roozen uit. “Dit jaar gaan we een uit aluminium 3D-geprinte oplossing integreren in elke motor, om nog dichter bij de motoren een aanzienlijk betere koelperformance te kunnen realiseren. Dan blijven onze motoren beter binnen hun optimale temperatuurbereik en verliezen we minder energie voor de koeling. Met als resultaat een efficiënter energieverbruik en betrouwbaarder presterende motoren.” 

Zwaartepunt verlagen

Het DUT25-team gaat ook nog het zwaartepunt van de raceauto verlagen, omdat er in de afgelopen jaren performance verloren is gegaan door een te hoge ligging daarvan. “Als je met een te hoog zwaartepunt door bochten rijdt, kan de auto gaan kantelen en verlies je tijd“, licht Roozen toe. “Daarom gaan wij dit jaar tevens de nieuwe zwaartepuntsberekening die aan het 3DExperience-platform is toegevoegd benutten om het ontwerp te optimaliseren. Uiteindelijk creëren al onze departments samen een complete virtuele twin in CATIA, met alle onderdelen, elke bout, moer, kabel en de kleinste componenten, waaruit wij automatisch de bill of materials (BOM) en tekeningen kunnen halen voor de productiefase.”

Productie, testen en racen

De ontwerp- en engineeringfase van de DUT25 is in januari afgerond met een designpresentatie, waarna het team begonnen is aan de productie om begin mei de eerste meters te kunnen rijden. De officiële roll-out in Delft is nu net achter de rug en in de zomermaanden volgen de races waar het allemaal om draait. “Wij willen zo vroeg mogelijk de eerste meters gaan rijden, omdat je dan zowel alle prestatieparameters van de auto in de praktijk kunt meten en optimaliseren, maar ook pas echt de betrouwbaarheid ervaart”, zegt Stammeijer. “Net als eerdere jaren willen wij genoeg tijd overhouden voor het testen en finetunen van de DUT25 voor het driver’ en driverless racen, om de FSG25-cup voor TU-Delft te kunnen winnen.