Formula Student on kansainvälinen opiskelijoiden suunnittelukilpailu, jossa eri puolilta maailmaa tulevat yliopistotiimit kehittävät, rakentavat, esittelevät ja käyttävät omia formula-autojaan. TU Dresdenin ELBFLORACE Formula Student -tiimi on yksi niistä. Vuonna 2006 rekisteröidyksi yhdistykseksi perustettu joukkue, johon osallistuu vuosittain aktiivisesti noin 80 opiskelijaa, rakentaa kaudella 2025/26 jo 18. autoaan. Tämä tulee ajamaan täysin sähköisesti Euroopan kilparadoilla. Maailmanlaajuisessa vertailussa heidän suorituskykynsä on jo vuosia sijoittunut 10 prosentin kärkijoukkoon. Nämä tulokset olisivat mahdottomia ilman yliopiston ja teollisuuden sponsoreiden, kuten ACE:n, tukea.

Edellisen kauden ajoneuvo EFR17ed05, joka tunnetaan myös nimellä "ZoE", painaa vain noin 168 kiloa ja kiihdytti kesällä 2025 pysähdyksestä sataan kilometriin tunnissa alle 2,3 sekunnissa neljällä vesijäähdytetyllä pyörän napamoottorilla, joiden teho on 35 kW kullakin, itse kehitetyillä inverttereillä ja hiilikuituvahvisteisesta muovista (CFRP) valmistetulla monokokilla. Kilpa-auton nopeuden hallitsemiseksi kuljettajalla on käytössään kiihdytyspoljin ja jarrupoljin. Lisäksi ajoa tukevat useat itse kehitetyt hallintalaitteet, jotka esimerkiksi valvovat renkaiden luistoa tai mahdollistavat ketterämmän kaarreajon vääntömomentin vektoroinnin avulla.

Polkimen muotoilu ja kaasujouset erityisvaatimuksia varten

Tavalliseen henkilöautoon verrattuna polkimet on kytketty ajoneuvoon huomattavasti eri tavalla, polkimen liikerata on erilainen ja ne täyttävät myös korkeammat vaatimukset, jotta kuljettajalle voidaan tarjota sopiva ajokokemus. Esimerkiksi suuremmat tärinät, ajoneuvon dynaaminen reaktio ja kuljettajan mahdollisimman vähäinen fyysinen väsymys on otettava huomioon. Molemmat polkimet on asennettu omiin kelkkoihinsa, jotta niiden asento voidaan säätää optimaalisesti vaihtuville kuljettajille.

Kilpa-auton kiihdyttämistä varten kuljettajalla on CFK-poljin, joka on asennettu 3D-tulostettuun kelkkaan, joka on myös valmistettu CFK:sta ja joka liikkuu CFK-putkikiskoilla. Polkimen nivelpiste on kuljettajan kantapään kohdalla magneettisesti seostetun pultin muodossa. Polkimen ja siten myös pultin pyöriminen määritetään redundantisti kahden eri tavalla suunnitellun Hall-anturin avulla. Kaksi rinnakkaista teollista kaasunpainejousitusta vakauttaa polkimen liikettä ja antaa kuljettajalle mekaanista lisävastusta ajokokemusta varten. Tämä vastus voidaan mukauttaa kuljettajan palautteen mukaan. ACE Stoßdämpfer GmbH on merkittävä tukija tällä kilpa-autosuunnittelun alalla, sillä se on sponsoroinut ELBFLORACE e.V:tä useiden vuosien ajan GS-10-20-AD-100N- ja GS-12-20-AD-100N-teollisuuskaasujousilla. Yhteydenpito yritykseen on aina mutkatonta, kohteliasta ja täynnä arvokasta tietoa, josta tiimi on hyvin kiitollinen.

Kompaktit, kevyet kone-elementit optimaaliseen integrointiin

Formula Student -sääntöjen ja niihin liittyvien turvallisuusvaatimusten vuoksi jarrupolkimen suunnitteluvapaus on rajoitettu. Näin ollen poljin, kelkka ja kisko on valmistettu alumiiniseoksesta EN-AW-7075, ja ainoastaan jalkaohjaimet on valmistettu CFRP:stä. Kun jarrupoljinta painetaan, sarjaan asennettu kalvovoima-anturi aktivoituu yksittäisen kaasupainejousen määrittelemään voimaan asti. kilpa-auto jarrutetaan ja energia otetaan talteen kuormituskennon lähtösignaalin ja neljän sähkömoottorin rekyylin kautta. Mekaaninen jarrutus käynnistyy etu- ja takajarrupiirien kahden pääjarrusylinterin kautta vasta, kun irrotusvoima ylittyy ja kaasunpainejousi liikkuu sen seurauksena merkittävästi.

Erityisesti mäntätangon ojennuksen yhteydessä määritetty sisäänmenovoima ja sen saavuttamiseen kuluva vähäpätöinen matka oikeuttavat kaasujousien käytön Formula Student Team ELBFLORACE -tiimissä. Näin varmistetaan, että mekaaninen jarrutusprosessi ja siihen liittyvä energiahäviö käynnistyy vasta suunnitellulla poljinpaineella. ELBFLORACEn lisäksi kaasujouset löytyvät myös lukuisten muiden tiimien Formula Student -ajoneuvoista. Kaikissa niissä hyödynnetään sitä, että kaasujouset ovat kompakteja ja kevyitä muihin jousityyppeihin verrattuna. Tämän ansiosta niitä voidaan käyttää formula-moottoriurheiluautojen kapeassa etupäässä.

Täyttöventtiilin avulla yksilöllisesti säädettävän kaasunpaineen ja koko jousen yksinkertaisen vaihtamisen ansiosta ELBFLORACE on joustava polkimien jälkiasennuksessa. Kaasujousen ulottuvuus on riippumaton ulos- ja sisäänvetovoimasta sovelluksen puitteissa. ACE Stoßdämpfer GmbH:n kaasujouset ovat huoltovapaita, ja niiden käyttöikä ylittää reilusti yhden kauden, jopa intensiivisessä käytössä.

Kevyistä materiaaleista valmistetut kaasujouset tulevaisuudessa?

Yhteenvetona voidaan todeta, että ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. osoittaa, miten innovatiivisella tekniikalla ja kohdennetuilla kehitysprosesseilla voidaan saavuttaa huippusuorituksia opiskelijaympäristössä. Erittäin motivoituneen tiimin ja uusimpien materiaalien ja tekniikoiden avulla kehitetään joka vuosi ajoneuvoja, jotka asettavat standardeja kevytrakenteiden, voimansiirtotekniikan ja ohjaustekniikan osalta. Teoriatiedon ja käytännön sovellusten yhdistelmä paitsi valmistaa opiskelijat optimaalisesti ammatilliseen tulevaisuuteensa myös edistää teknologista edistystä sähköisen ja autonomisen moottoriurheilun alalla.

Kevytrakentamisen optimoimiseksi edelleen olisi toivottavaa, että ELBFLORACE e.V. osallistuisi kevyistä materiaaleista valmistettujen kaasujousien kehittämiseen ja niiden käyttöönottoon ajoneuvoissa tulevaisuudessa. Jatkuva tuki ja tiivis yhteistyö ACE:n kaltaisten teollisuuskumppaneiden kanssa korostavat hankkeen merkitystä koulutukselle ja innovaatiohengelle yliopistoissa maailmanlaajuisesti.