Percorrere un viaggio di tremila chilometri in auto a 80 km/h spinti solo dall’energia solare

La World Solar Challenge (WSC) è un evento unico che si svolge ogni due anni dal 1987. La gara parte da Darwin, sulla costa settentrionale, e termina dopo 3.021 chilometri sulla costa sud a Adelaide.

I veicoli a energia solare che partecipano alla corsa sono “probabilmente le auto elettriche più efficienti” del mondo, come recita il sito web della manifestazione. Completamente ricoperte da uno strato di fotocellule da astronave spaziale, queste auto viaggiano solo nelle ore di luce a velocità medie di 80-90 chilometri orari, coprendo il tracciato in 30-40 ore circa.

Il piazzamento finale dipende dalla giusta combinazione fra profilo aerodinamico, compositi leggeri, sistemi fotovoltaici, dinamica del veicolo e altri dettagli: Un esercizio di ingegneria tutt’altro che semplice.

Nell’estate del 2011, cinquanta studenti del team Blue Sky dell’Università di Toronto, reduce da un quinto posto nel 2007, hanno cominciato a lavorare all’auto solare “B-7” per partecipare all’edizione 2013. In attesa dei regolamenti di gara definitivi, il gruppo si è concentrato inizialmente su aspetti di ricerca e progettazione teorica: alla fine restava poco più di un anno per progettare e costruire l’auto, tenendo conto delle specifiche imposte dall’organizzazione e di due vincoli in particolare: l’uso obbligatorio di quattro ruote e la seduta verticale per il guidatore.

Per soddisfare i requisiti dell’edizione 2013, gli studenti si sono divisi in piccoli gruppi di lavoro: aerodinamica, telaio, rollbar, sospensioni, impianto elettrico e array solari. In questa situazione, il coordinamento del team e la velocità di interazione erano aspetti fondamentali. Dovevano inoltre essere risolte alcune inefficienze già esistenti, come l’impossibilità di testare virtualmente il progetto prima della costruzione e l’esigenza di scambiare e validare file fra due CAD differenti.

Aventec, fornitore canadese di tecnologie e servizi in ambito PLM, ha consigliato al team Blue Sky di adottare la Piattaforma 3DEXPERIENCE for Academia di Dassault Systèmes, con CATIA per la progettazione virtuale, DELMIA per la fabbricazione digitale e SIMULIA per la simulazione realistica, per collaborare in maniera efficiente e visualizzare in anteprima le prestazioni del progetto.

Con gli strumenti di modellazione 3DEXPERIENCE, il team Blue Sky ha potuto lavorare con un’unica interfaccia (per la parte meccanica, elettrica e aerodinamica), dal concetto iniziale fino alla produzione.

La Piattaforma 3DEXPERIENCE è stata determinante anche quando il team ha dovuto affrontare diversi problemi di progettazione critici, soprattutto relativamente al pilota.

Con l’avanzamento del progetto, il team ha poi utilizzato il software Abaqus di SIMULIA per l’analisi a elementi finiti, che si interfaccia direttamente con CATIA consentendo una verifica accurata della solidità del progetto.

In precedenza gli studenti si potevano basare solo su calcoli rudimentali per analizzare le prestazioni del modello in condizioni reali. Con SIMULIA hanno potuto analizzare carichi e sollecitazioni in modo da ottimizzare il peso dell’involucro e del telaio senza comprometterne la resistenza. Grazie a questi calcoli il team ha migliorato la rigidità del veicolo, assicurando al tempo stesso la massima leggerezza.

SIMULIA ha inoltre evidenziato alcuni dettagli che normalmente sarebbero passati inosservati. L’analisi FEA, ad esempio, ha mostrato che alcune paratie erano soggette a un’instabilità a carico di punta superiore al previsto, consentendo ai progettisti di Blue Sky di modificare il progetto rinforzando queste aree critiche.

La B-7 ha concluso la gara in 45 ore e 38 minuti a una velocità media di 65,7 chilometri orari, piazzandosi in ottava posizione (seconda fra i concorrenti nordamericani), centrando l’obiettivo di entrare nei primi dieci.