Formula Student is een internationale ontwerpwedstrijd voor studenten waarin universiteitsteams van over de hele wereld hun eigen formule-raceauto's ontwikkelen, bouwen, presenteren en exploiteren. Het ELBFLORACE Formula Student-team van de TU Dresden is een van hen. Het werd in 2006 opgericht als een geregistreerde vereniging en ongeveer 80 studenten zijn elk jaar actief betrokken bij het project. Voor het seizoen 2025/26 zijn ze al bezig met de bouw van hun 18e voertuig. Dit voertuig zal volledig elektrisch rondrijden op de circuits van Europa. In een wereldwijde vergelijking staan ze met hun prestaties al jaren in de top 10%. Deze resultaten zouden onmogelijk zijn zonder de steun van de universiteit en sponsors uit de industrie, waaronder ACE.

Het voertuig van het vorige seizoen, EFR17ed05, ook bekend als "ZoE", weegt slechts ongeveer 168 kg en accelereerde in de zomer van 2025 vanuit stilstand naar 100 km/u in minder dan 2,3 seconden met vier watergekoelde wielnaafmotoren van 35 kW elk, in eigen huis ontwikkelde inverters en een monocoque van met koolstofvezel versterkt plastic (CFRP). Om de snelheid van de raceauto te regelen, heeft de bestuurder een gas- en een rempedaal tot zijn beschikking. Daarnaast wordt de aandrijving ondersteund door verschillende zelfontwikkelde besturingselementen die bijvoorbeeld bandenslip controleren of wendbaarder bochtenwerk mogelijk maken door middel van torque vectoring.

Pedaalontwerp en gasveren voor speciale vereisten

Vergeleken met een standaard personenauto zijn de pedalen op een heel andere manier met het voertuig verbonden, hebben ze een andere pedaalslag en voldoen ze ook aan hogere eisen om de bestuurder een passende rijervaring te bieden. Er moet bijvoorbeeld rekening worden gehouden met grotere trillingen, de dynamische respons van het voertuig en de laagst mogelijke fysieke vermoeidheid voor de bestuurder. Beide pedalen zijn gemonteerd op hun eigen sledes zodat hun positie optimaal kan worden aangepast aan de wisselende bestuurders.

Om de racewagen te versnellen heeft de bestuurder een pedaal van CFRP, dat gemonteerd is op een 3D-geprinte slede, ook van CFRP, om over de rails van CFRP-buizen te bewegen. Het draaipunt van het pedaal bevindt zich bij de hiel van de bestuurder in de vorm van een magnetisch gedopeerde bout. De rotatie van het pedaal en dus van de bout wordt redundant bepaald via twee verschillend ontworpen Hall-sensoren. Twee parallelle industriële gasdrukveren stabiliseren de pedaalslag en bieden de berijder extra mechanische weerstand voor de rijervaring. Deze weerstand kan worden aangepast aan de feedback van de bestuurder. ACE Stoßdämpfer GmbH is een grote supporter op dit gebied van raceautodesign en sponsort ELBFLORACE e.V. al meerdere jaren met GS-10-20-AD-100N en GS-12-20-AD-100N industriële gasveren. Het contact met het bedrijf is altijd ongecompliceerd, beleefd en doorspekt met waardevolle informatie, waarvoor het team zeer dankbaar is.

Compacte, lichte machine-elementen voor optimale integratie

Vanwege het Formula Student reglement en de bijbehorende veiligheidseisen is de ontwerpvrijheid van het rempedaal beperkt. Daarom zijn het pedaal, de slede en de rail gemaakt van de aluminiumlegering EN-AW-7075 en zijn alleen de voetgeleiders gemaakt van CFRP. Wanneer het rempedaal wordt ingetrapt, wordt een in serie gemonteerde membraankrachtsensor geactiveerd tot de kracht die wordt gedefinieerd door de individuele gasdrukveer. De raceauto wordt afgeremd en de energie wordt teruggewonnen via het uitgangssignaal van de meetcel en de recuperatie van de vier elektromotoren. Er wordt alleen mechanisch geremd via de twee hoofdremcilinders voor het voor- en achterremcircuit als de losbreekkracht wordt overschreden en de gasdrukveer daardoor aanzienlijk beweegt.

Met name de gedefinieerde insteekkracht wanneer de zuigerstang wordt uitgeschoven en de verwaarloosbare afstand totdat deze wordt bereikt, rechtvaardigen het gebruik van gasdrukveren voor het Formula Student Team ELBFLORACE. Dit zorgt ervoor dat het mechanische remproces en het bijbehorende energieverlies alleen bij de ontworpen pedaaldruk in gang wordt gezet. Naast ELBFLORACE zijn gasveren ook te vinden in de Formula Student-voertuigen van talloze andere teams. Ze maken allemaal gebruik van het feit dat gasveren compact en licht zijn in vergelijking met andere soorten veren. Hierdoor kunnen ze worden gebruikt in de smalle voorkant van Formule 1-auto's.

Dankzij de individueel instelbare gasdruk via een vulventiel en de eenvoudige vervanging van de hele veer is ELBFLORACE flexibel als het gaat om het achteraf monteren van pedalen. De afmeting van de gasveer is onafhankelijk van de uittrek- en intrekkracht binnen het toepassingsgebied. De gasveren van ACE Stoßdämpfer GmbH zijn onderhoudsvrij en hun levensduur overschrijdt de periode van één seizoen ruimschoots, zelfs bij intensief gebruik.

Gasveren van lichtgewicht materialen in de toekomst?

Samengevat laat het ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. zien hoe innovatieve technologie en gerichte ontwikkelingsprocessen topprestaties kunnen leveren in een studentenomgeving. Met een zeer gemotiveerd team en het gebruik van ultramoderne materialen en technologieën worden elk jaar voertuigen ontwikkeld die maatstaven zetten op het gebied van lichtgewicht constructie, aandrijftechnologie en besturingstechniek. De combinatie van theoretische kennis en praktische toepassing bereidt studenten niet alleen optimaal voor op hun professionele toekomst, maar bevordert ook de technologische vooruitgang op het gebied van elektrische en autonome motorsport.

Om lichtgewicht constructies verder te optimaliseren, is het wenselijk dat ELBFLORACE e.V. deelneemt aan de ontwikkeling van gasveren van lichtgewicht materialen en deze in de toekomst in voertuigen implementeert. De voortdurende steun en nauwe samenwerking met industriële partners zoals ACE onderstrepen het belang van het project voor het onderwijs en de innovatiegeest aan universiteiten wereldwijd.