Projekt elektro formule AF­‑23

Tags: AF-23 | Elektro | FEM | Formule | PLM | Projekty | VOŠ a SPŠ | Žďár nad Sá­za­vou

Ve výuce na­jde­me řadu za­jí­ma­vých témat, ale ně­kte­rá jsou svým roz­sa­hem nad rámec běž­ných roč­ní­ko­vých a ma­tu­rit­ních pro­jek­tů. V našem člán­ku se po­dí­vej­me blíže na ak­ti­vi­tu, která vznik­la na VOŠ a SPŠ ve Žďáru nad Sá­za­vou a patří svým roz­sa­hem mezi ty oje­di­ně­lé. Pro­jekt elek­tro for­mu­le AF­‑23 je vý­sled­kem dvou a půl leté práce stu­den­tů To­má­še Je­řáb­ka, To­má­še Smo­lí­ka, On­dře­je Panc­ne­ra a Jana To­pin­ky pod ve­de­ním vy­u­ču­jí­cích Petra Šu­ha­je a Aleše Gre­go­ra.

Cílem pro­jek­tu bylo spo­je­ní mo­der­ních tech­no­lo­gií na všech úrov­ních re­a­li­za­ce s retro de­signem prv­ních for­mu­lí. Před­mě­tem práce bylo nejen na­vrh­nout, ale také kom­plet­ně vy­ro­bit funkč­ní elek­tro­mo­bil. Cesta od tvor­by prv­ních ná­vrhů, přes vývoj a kon­struk­ci, až po sa­mot­nou vý­ro­bu ne­by­la snad­ná. V našem člán­ku se po­dí­vej­me na ně­kte­ré z úseků této práce a na in­te­gra­ce ně­kte­rých za­jí­ma­vých po­stu­pů a tech­no­lo­gií.

Jedna z prvních fotografií z projektu, před námi je ještě kus práce

Projekt v duchu PLM

Již od po­čát­ku ná­vr­hu pro­jek­tu bylo vy­u­ži­to při ře­še­ní PLM di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu. Při kon­struk­ci for­mu­le se naši stu­den­ti sna­ži­li o ma­xi­mál­ní in­te­gra­ci práce s mo­der­ní­mi po­stu­py op­ti­ma­li­za­ce kon­struk­ce, vi­zu­a­li­za­ce a vir­tu­ál­ní re­a­li­ty. Jed­not­li­vé etapy byly prů­běž­ně kon­zul­to­vá­ny s vy­u­ži­tím di­gi­tál­ních dat a op­ti­ma­li­zo­vá­ny již na úrov­ni kon­cep­tů.

Optimalizace konstrukce s využitím virtuální reality

Na konci dru­hé­ho roč­ní­ku začal tým stu­den­tů vy­tvá­řet v PLM soft­ware první ná­vrhy cel­ko­vé­ho vzhle­du for­mu­le. Zpo­čát­ku se jed­na­lo o po­měr­ně pri­mi­tiv­ní ře­še­ní jak kon­struk­ce, tak i po­ho­nu. Po­stu­pem času s na­bý­vá­ním te­o­re­tic­kých zna­los­tí byla kon­struk­ce zdo­ko­na­le­na a vy­lep­šo­vá­na. Celý vý­vo­jo­vý pro­ces byl re­a­li­zo­ván jako pa­ra­me­t­ric­ká se­sta­va, která po­sky­to­va­la do­sta­teč­nou va­ri­a­bi­li­tu a mož­nos­ti op­ti­ma­li­za­ce. Na své si při­šly i tech­no­lo­gie svá­za­né s me­to­da­mi ko­neč­ných prvků pře­de­vším v ob­las­ti ana­lý­zy prou­dě­ní za­lo­že­ných na FEM tech­no­lo­gi­ích. Fi­nál­ní de­sign for­mu­le byl řešen s vy­u­ži­tím prů­mys­lo­vé vir­tu­ál­ní re­a­li­ty v na­šich škol­ních ate­li­é­rech.

Pro vývoji projektu AF­‑23 bylo využito digitálního prototypu a FEM simulací

Příprava výroby ve školních dílnách

Re­a­li­zo­vat pro­jekt v takto vel­kém roz­sa­hu od vý­vo­je až po fi­nál­ní re­a­li­za­ce na půdě školy již není snad­nou zá­le­ži­tos­tí. V prů­bě­hu vlast­ní pří­pra­vy vý­ro­by proto tým usku­teč­nil ně­ko­lik sa­mo­stat­ných kon­zul­ta­cí v „do­spě­lé“ prů­mys­lo­vé praxi. Je­jich cílem bylo pře­de­vším zvo­lit správ­né pro­dukč­ní tech­no­lo­gie a po­stu­py pře­de­vším v ob­las­ti kon­struk­ce ka­ro­se­rie a pod­voz­ku. Ve fi­nál­ním ře­še­ní se jedná o za­jí­ma­vou kom­bi­na­ci těch­to prvků. For­mu­le je po­há­ně­ná elek­tro­mo­to­rem o vý­ko­nu 7 kW s elek­tro­nic­kou po­čí­ta­čem ří­ze­nou re­gu­la­cí. Jako po­hon­ná ba­te­rie je po­u­ži­ta sada člán­ků slo­že­ná do ba­lanč­ně na­bí­je­né­ho packu s vy­so­kou úrov­ní za­bez­pe­če­ní.

Montáž sestavy karoserie a podvozku ve školních dílnách na VOŠ a SPŠ ve Žďáru nad Sázavou

Na vý­ro­bě ka­po­tá­že za­ča­li stu­den­ti pra­co­vat ve škol­ních díl­nách v čer­ven­ci roku 2022. Z hle­dis­ka prac­nos­ti se jed­na­lo be­ze­spo­ru o nej­kom­pli­ko­va­něj­ší část vý­ro­by stu­dent­ské for­mu­le. Celá ka­ro­se­rie je vy­ro­be­na z kom­po­zit­ních ma­te­ri­á­lů s je­jichž apli­ka­cí v ta­ko­vém roz­sa­hu jsme měli mi­ni­mál­ní zku­še­nos­ti. Zde si stu­den­ti oprav­du sáhli občas na dno sil. Vy­la­dit de­sign a vy­ro­bit pre­ciz­ně vy­pa­da­jí­cí ka­ro­se­rii au­to­mo­bi­lu ve sku­teč­ných roz­mě­rech není oprav­du snad­nou zá­le­ži­tos­tí. De­sít­ky hodin práce byly vě­no­vá­ny pře­de­vším do­kon­čo­va­cím úpra­vám, brou­še­ní, tme­le­ní, la­ko­vá­ní.

Projekt formule ve své finální podobě při výstavě pořádané naší školou

Za­čá­tek svého 4. roč­ní­ku vě­no­va­li stu­den­ti pře­de­vším vý­ro­bě rámu a op­ti­ma­li­za­ci elek­tric­ké­ho po­ho­nu. Pro pří­pra­vu vý­ro­by bylo zpra­co­vá­no ně­ko­lik sto­vek 3D mo­de­lů sou­čás­tí a ně­ko­lik pod­se­stav v po­do­bě di­gi­tál­ních 3D pro­to­ty­pů. Byly pro­vá­dě­ny si­mu­la­ce prou­dě­ní či si­mu­la­ce sta­tic­ké­ho a dy­na­mic­ké­ho za­tí­že­ní rámu. Sa­mot­ný pro­jekt rámu au­to­mo­bi­lu byl stej­ně jako pr­vot­ní de­sign pře­ve­den do roz­ší­ře­né a vir­tu­ál­ní re­a­li­ty. Právě to bylo i jed­ním z cílů pro­jek­tu, se­zná­me­ní se s no­vý­mi tech­no­lo­gi­e­mi a vy­u­ži­tí te­o­re­tic­kých zna­los­tí v praxi.

Optimalizace regulace pohonu formule

Dlou­hý ča­so­vý úsek pro­jek­tu byl vě­no­ván vý­bě­ru a op­ti­ma­li­za­ci po­ho­nu elek­tro­mo­bi­lu. Jako pro­blé­mo­vá se uká­za­la pře­de­vším část elek­tro­nic­ké re­gu­la­ce, kdy bylo nutné ně­ko­li­krát při­stou­pit k de­tail­ní ana­lý­ze pro­blé­mů a je­jich po­stup­né­mu ře­še­ní až na úroveň ak­tu­a­li­za­cí fir­m­waru.
Sou­čás­tí práce byl i do­taz­ník, kte­ré­ho se zú­čast­ni­lo přes 450 re­spon­den­tů z růz­ných vě­ko­vých ka­te­go­rií. Byl vy­tvo­řen na zá­kla­dech zna­los­tí o elek­tro­mo­bi­li­tě a s ní spo­je­ná té­ma­ta.

První zájezdy formule na oválu AF­‑23

V prů­bě­hu druhé půlky zá­vě­reč­né­ho roku se naši stu­den­ti zú­čast­ni­li sou­tě­že SOČ, kde se pro­pra­co­va­li přes škol­ní, okres­ní a kraj­ské kolo až do kola ce­lo­stát­ní­ho. Zde stu­den­ti ob­sa­di­li s for­mu­lí 7. místo. S fi­nanč­ních za­bez­pe­če­ní pro­jek­tu po­moh­lo ně­ko­lik part­ner­ských firem, kte­rým touto ces­tou dě­ku­je­me za pod­po­ru. Rádi bychom po­dě­ko­va­li také týmu ře­ši­te­lů za vý­bor­ně od­ve­de­nou práci.

Se zá­vě­rem škol­ní­ho roku práce na pro­jek­tu ne­skon­či­la. Při­pra­vu­je se nový vo­lant s LED dis­ple­jem pro zob­ra­zo­vá­ní hod­not v prů­bě­hu jízdy jako je ak­tu­ál­ní rych­lost, ujetá dráha atd. Již od za­čát­ku pro­jek­tu bylo za­mýš­le­no, že půjde o pro­jekt, na kte­rém se budou pra­co­vat mlad­ší spo­lu­žá­ci a tím pádem se bude pořád zdo­ko­na­lo­vat. Víc in­for­ma­cí o za­jí­ma­vých pro­jek­tech mů­že­te zís­kat na naší škol­ní ad­re­se www.​spszr.​cz.