Formula SAE | Fregonese: "Grande libertà progettuale per liberare la fantasia"

Anche l'edizione 2023 della Formula SAE Italy si può considerare un successo, con circa 1600 studenti partecipanti, inclusi quelli provenienti da Paesi extra-europei. 

L'evento educational, pensato per mettere in mostra le capacità, le idee e le proposte dei ragazzi universitari, spesso riserva interessanti sorprese dal punto di vista tecnico. Ad esempio, quest'anno hanno fatto il proprio debutto le vetture ibride non plug-in, con alcune soluzioni particolarmente avanzate che hanno colto l'attenzione dei giudici. 

Motorsport.com ne ha parlato con Raffaele Fregonese, Direttore della Formula SAE Italy e membro del comitato tecnico, per conoscere il dietro le quinte della competizione, ma con un occhio già rivolto a quello che potrebbe essere il futuro della manifestazione.

Formula SAE Italy 2023

Photo by: Formula SAE

La Formula SAE è composta da quattro differenti classi, ma all’interno di ciascuna categoria si nota grande libertà progettuale. Gli studenti hanno la possibilità di liberare la fantasia.

“Le classi sono divise per quattro macrocategorie, ovvero vetture con il motore a combustione, monoposto elettriche, auto a guida autonoma e quella in cui avviene solo la presentazione del progetto senza prototipo. Questa è la categoria automobilistica in cui c’è più libertà dal punto di vista tecnico, in quanto i regolamenti sono improntanti esclusivamente a questioni di sicurezza. Nell’ambito delle vetture a combustione, ci sono diverse regole, ma sono tutte di sicurezza, relative alla protezione del pilota, equipaggiamento di sicurezza, protezione da eventuali incidenti. Tuttavia, ad esempio, la libertà sul motore è amplissima perché, a fronte di un limite di cilindrata e potenza massima, c’è grande libertà, come sul numero di cilindri o la possibilità di sfruttare un turbocompressore per la propria architettura. La trazione generalmente è posteriore ma non sono mancati dei tentativi di trazione integrale con complicati sistemi di alberi di trasmissione. Dal punto di vista elettrico, anche in questo caso esistono delle limitazioni di potenza massima tramite un sistema di logger identico per tutti, ma altri aspetti sono completamente liberi, come la capacità della batteria o il numero di motori impiegati. Come detto, tutte le regole sono improntate esclusivamente alla sicurezza, ma sul piano tecnico non ci sono restrizioni, come in nessun’altra categoria nel mondo del motorsport”.

Durante le ispezioni tecniche, quali sono i principali aspetti su cui intervenite a livello di sicurezza? Ogni vettura chiaramente è dotata di un roll bar, ma ci sono anche delle regole specifiche su come lavorare sulla vettura ai box oppure le norme da rispettare per quanto riguarda le vetture elettriche.

“Nelle verifiche tecniche si controlla la parte di telaio, come la dimensione minima dei tubi del roll bar o, nel caso sia in materiale composito, si controlla che la rigidezza della struttura sia tale da offrire la medesima protezione al pilota in termini di eventuale urto frontale o laterale. Poi verifichiamo la funzionalità dei freni, tanto che esiste il test di frenata in cui si deve dimostrare che la vettura abbia sufficiente capacità frenante da bloccare le quattro ruote. Per quanto riguarda il motore a combustione, gran parte dell’attenzione è dedicata all’impianto di alimentazione a benzina. Anche le vetture elettriche hanno le loro specificità e, in particolare, ci sono dei sistemi di sicurezza previsti che verificano continuamente l’isolamento dell’auto stessa, in modo tale che l’alta tensione non sia propagata lungo la macchina. Infatti, ogni vettura è dotata di una spia luminosa, la quale indica che l’auto è attiva ma è comunque monitorata dai sistemi di sicurezza preposti. Le ispezioni delle monoposto elettriche sono quelle che richiedono più tempo, in quanto si deve verificare l’isolamento del pacco batterie dal telaio, la funzionalità del sistema che ne verifica l’isolamento tra tutte le componenti ad alta tensione o la messa a terra di tutti i componenti al fine di avere una massa unica”.

Raffaele Fregonese, Formula SAE Italy Director

Photo by: Ufficio stampa ANFIA

Per quanto riguarda le dimensioni delle vetture, il regolamento prevede delle dimensioni minime, ma le vetture sono comunque piuttosto corte. Ciò rappresenta una caratteristica quasi unica nel panorama del motorsport, anche perché, a differenza di altre categorie, spesso in Formula SAE si vede la pedaliera posta davanti all’asse anteriore. Il passo così ridotto è dovuto alla particolarità delle sfide e al fatto che serva una buona agilità per districarsi lungo i percorsi da voi preparati?

“Le prescrizioni di regolamento riguardano solo il passo minimo, le dimensioni minime dei cerchi e la funzionalità delle sospensioni, il cui scopo principale è quello di evitare di avere go-kart. Il fatto di non avere come in tutte le altre categorie di monoposto la pedaliera dietro all’asse ruote anteriore è dovuto al tipo di gara, che non prevede nessuna competizione ruota a ruota  in cui si possano verificare contatti. È anche del tutto inusuale che durante la competizione le vetture abbiamo un urto frontale contro una barriera rigida. Chiaramente, c’è un attenuatore che deve rispettare certe caratteristiche in tema di assorbimento dell’energia al fine di garantire di sicurezza, ma anche i percorsi sul tracciato sono realizzati in modo che al più si finisca nella ghiaia. Inoltre, il regolamento stesso prevede che nelle prove dinamiche i rettilinei siano piuttosto corti, con raggi di curvatura piuttosto stretti. Nel limite del possibile, cerchiamo di lasciare qualche curva veloce per far divertire i ragazzi al volante, ma la maggior parte sono curve strette, per cui l’agilità diventa l’aspetto principale della vettura. In questo senso, avvicinare le gomme tra loro sicuramente paga.

Sabato e domenica si sono disputati gli eventi dinamici, che rappresentano un punto d’incontro con la pista, mentre le giornate di giovedì e venerdì sono state dedicate agli eventi statici. Possiamo dire che quest’ultimi sono anche un ponte di collegamento con il mondo reale? Pensando a come lavora un’azienda, questa si confronta quotidianamente con problemi di budget, gestione, scelta dei materiali o dove investire. Inoltre, si è vista qualche soluzione particolare quest’anno?

“Gli eventi statici sono un momento di confronto del progetto delle vetture realizzato dagli studenti con esperti del mondo industriale. Quindi, è importante che i ragazzi vedano che ricevono una valutazione da persone del settore, ma anche il giorno dopo, c’è un momento in cui gli studenti possono tornare dai giudici per ricevere un feedback su come migliorare, quali sono gli aspetti su cui continuare a lavorare o perché si trovano in una determinata posizione nella classifica. Rappresenta una sorta di momento di confronto con il mondo reale, dove ci sono tutti gli aspetti principali di ciò che si vive ogni giorno in azienda, come il budget, l’analisi dei costi, la presentazione e l’aspetto tecnico del progetto. L’aspetto migliore della Formula SAE è che c’è una parte di costruzione della vettura a cui poi si aggiungono le prove in pista, tra cui l’endurance che mette alla prova la durabilità della monoposto, ma c’è anche un momento di confronto dei progetti. Quest’anno si è visto un primo tentativo con una vettura ibrida del team di Praga dato che ora il regolamento è aperto anche alle vetture ibride, con una batteria che si aggiunge al classico motore a combustione. Ad esempio, l’Università di Roma (Team Sapienza Corse) ha presentato il suo sistema ibrido in classe 3, con tutti i vari alberi disposti in modo da ricavare un 4WD [trazione integrale] con più motori ibridi, un sistema decisamente articolato ma diverso da ciò che si vede usualmente. Poi ci sono anche vetture molto sofisticate come quelle di Tallin sul piano della realizzazione delle componenti, alcune delle quali stampate in 3D”.

Formula SAE Italy 2023

Photo by: Davide Cavazza

La progettazione di un prototipo richiede un lungo periodo di tempo, in cui gli studenti imparano a interfacciarsi anche con aziende che diventano fornitori, magari per la realizzazione del telaio o delle schede per la gestione della batteria, giusto per citare due esempi. Sul piano tecnico, non si tratta quindi solo di un evento in pista, ma dietro le quinte ci sono anche tanti mesi di lavoro, tanto che a ogni accensione della vettura c’era grande entusiasmo nel paddock.

“Tipicamente gli studenti restano tre anni in un team, ma c’è un ciclo che cambia di anno in anno. Uno degli aspetti principali è come gli studenti passano le conoscenze tenendo a mente il fatto che cambiano le persone. I team meglio strutturati hanno una costruzione per cui i ragazzi vengono anche guidati nell’andamento del progetto, in parallelo alle attività universitarie usuali. Sicuramente gli studenti imparano a confrontarsi con un progetto completo, perché devono rivedere tutti gli aspetti, ma ciò è anche in funzione delle dimensioni della squadra. In un team piccolo, i ragazzi imparano a fare un po’ tutto, per cui imparano anche a dover cercare lo sponsor, disegnare i pezzi, andare in officina e realizzare le varie componenti che dovranno poi presentare. In un team più strutturato, come certe scuderie di grandi dimensioni, per certi versi il livello è più alto, ma per altri aspetti il livello di apprendimento è minore, rappresenta quasi una specializzazione. Quindi, è quasi come avere già un’esperienza lavorativa in un’azienda, perché c’è un’organizzazione con una divisione di compiti”.

Nel 2023 hanno fatto il loro debutto le vetture ibride non plug-in, che negli scorsi anni erano già presenti in altre categorie della Formula SAE. Si tratta di una scelta dovuta alla voglia di allinearsi ad altri campionati esteri, dando anche l’opportunità a questi team di confrontarsi nella tappa italiana?

“L’ibrido ha una storia abbastanza lunga e complessa, perché a fronte delle vetture solo termiche, sistemi ibridi più complessi con potenze elettriche più elevate c’erano anche già in passato, tanto che, parallelamente alla Formula SAE, esisteva la Formula Hybrid. Adesso c’è una sorta di seconda ondata, con un ibrido più piccolo che però introduce un elemento di ibridizzazione all’interno della classe a combustione. Ciò permette a chi ha meno budget di puntare solamente sul classico motore a combustione, mentre a chi ha un sostegno economico maggiore di puntare su un sistema ibrido”.

In Formula SAE al momento esistono due tipologie di carburante, E85 e 98 RON. Molte categorie del motorsport stanno valutando l’introduzione di carburanti sintetici nel prossimo futuro. Potrebbe essere lo stesso anche per la Formula SAE?

“Potrebbe essere una possibilità. Certi tipi di carburante sintetici non richiedono grandi modifiche al motore, se non una rivalidazione per verificare che tutto funzioni, quindi l’impatto potrebbe essere minimo sullo sviluppo delle vetture”.

Formula SAE Italy 2023

Photo by: Davide Cavazza

Ipotizzando sul lungo termine, recentemente nel campionato Endurance alcune squadre hanno annunciato dei prototipi ad idrogeno. Pensate che in futuro possa essere una soluzione adottabile anche per la Formula SAE, per quanto chiaramente vi siano problemi di sicurezza più complessi, come il discorso dello stoccaggio?

“Se ne sta parlando in Austria, dove la Formula Student ci sta pensando concretamente. Il problema è la gestione della sicurezza, il che vorrebbe dire avere certi componenti standardizzati, come il serbatoio ad alta pressione fino al riduttore di pressione. Poi, nel momento in cui la pressione è più bassa, il sistema potrebbe essere sviluppato dagli studenti. Se ne sta parlando, ma è chiaro che questa proposta ha un livello di complessità differente. Ad oggi abbiamo imparato come gestire le vetture a combustione con le relative problematiche relative alla benzina e al fatto che si possa innescare un incendio. Abbiamo imparato a gestire problematiche dell’alta tensione con verifiche di sistemi di isolamento. Un domani si potrebbe portare anche tutto il sistema sulla verifica dell’utilizzo dell’idrogeno, sia nell’ambito industriale, dove è un campo piuttosto recente, sia in un ambito come la Formula SAE”.

Prima ci raccontavi che nel corso degli anni hai visto qualche soluzione interessante, come la soluzione che simula una trazione integrale. C’è qualche proposta che ti ha sorpreso?

Nel corso degli anni abbiamo visto molte proposte, da cerchi in carbonio a sistemi di controllo dei quattro motori elettrici e tutta la modellistica di controllo ad un livello veramente sofisticato, con modelli di veicoli di riferimento, controllo dell’errore della risposta dinamica del veicolo rispetto al modello. Poi abbiamo visto anche dei sistemi di traction control sofisticati per poter andare ad ottimizzare il grip e l’applicazione della coppia di ogni singola ruota. Ricordo una squadra che durante l’accelerazione termica aveva il traction control e scaricava i dati su pc esterno al termine di ogni run, andando poi a ottimizzare e migliorare i parametri di base alle condizioni di grip degli pneumatici e all’asfalto”.

Da qualche anno a questa parte, in Formula SAE esiste la categoria driverless dedicata ai prototipi per la guida autonoma. Quest’anno abbiamo visto un team con una vettura driverless ma a combustione, vi ha sorpreso questa scelta?

“L’ingresso delle vetture driverless è iniziato qualche anno fa e la prima impressione è che la guida autonoma si sposi meglio alla vetture elettriche. Ciò consente una capacità di controllo del sistema di attuazione, quindi della coppia, più semplice. Se il pedale è già un potenziometro, si può semplicemente, con il sistema dell’intelligenza a monte, collegare quel segnale, indicando alla vettura quanto accelerare. Ha stupito anche noi all’inizio che vi fossero alcune vetture a combustione driverless piuttosto che elettriche. Alcune squadre che si sono dedicate al driverless riutilizzano le vetture del team esistente l’anno prima, per cui in qualche caso era più facile per loro avere a disposizione una vettura già pronta piuttosto che crearne una nuova. Ad ogni modo, il grosso del lavoro sulla parte driverless è quello legato alla sensoristica. Però è vero che aggiungere l’attuazione del cambio, anche se già molte squadre hanno il cambio attuato con il sistema pneumatico, aggiunge a sua volta il dover controllare la frizione e il coordinamento frizione-acceleratore, quello che generalmente fa il pilota anche quando deve partire non con la massima coppia. Quindi sì è un controllo in più, che però, nell’ambito di tutto quello che si deve sviluppare, non è detto che sia così complicato rispetto al resto del progetto della guida autonoma”.

Formula SAE Italy 2023

Photo by: Davide Cavazza

La Formula SAE è sostanzialmente gestita da ex-studenti che hanno già partecipato alla competizione. Da questo punto di vista, aiuta il fatto che abbiano già avuto una precedente esperienza in questa categoria, potendo così suggerire dei feedback in termini di regolamento?

“Sì, sicuramente il grosso delle persone coinvolte sono ex-studenti che l’hanno vissuta da dentro, a cui poi si aggiungono volontari, ragazzi che arrivano qui per la prima volta o che, comunque, si affacciano a questo mondo in modo diverso, e allora bisogna mischiare i vari aspetti. Dal punto di vista dei giudizi tecnici cerchiamo di avere anche però molte persone che arrivano direttamente dall’industria, in modo che i ragazzi si possano confrontare con le problematiche industriali vere, piuttosto che avere un evento autoconsistente nella Formula Student in cui sono ex-studenti che valutano ragazzi e ragazze, il che lo farebbe diventare un mondo troppo chiuso. Invece, soprattutto per gli aspetti tecnici, cerchiamo di avere persone che vengono dall’industria, di provata esperienza di anni. La sfida è trovare un punto di incontro tra le esperienze degli ex studenti piuttosto che le esperienze industriali”.

Questo anche perché i giudici provengono da aziende sponsor dall’evento, il che gli permette di conoscere anche da vicino gli studenti impegnati nella competizione…

“Ci sono alcuni giudici storici che partecipano tutti gli anni. Ma, visto che ANFIA, organizzatore dell’evento, ha una platea di 450 aziende associate, cerchiamo anche di coinvolgere nuove aziende dell’automotive e del motorsport, che di solito ne risultano entusiaste e hanno anche la possibilità di portare avanti attività di recruitment. Quindi, cerchiamo di coinvolgerle sia dal punto di vista tecnico per portare valore aggiunto alle giurie, sia di dare loro l’opportunità di interfacciarsi con questi ragazzi che sono, in fondo, delle piccole promesse future che, con la Formula SAE, vivono una sorta di prima esperienza prelavorativa”.