Preview Formula Student: Kunnen Delft en Eindhoven het Zürich lastig maken?

Formula SAE, beter bekend als Formula Student, wordt als sinds 1978 georganiseerd. Inmiddels doen er wereldwijd meer dan 300 teams mee in tientallen evenementen die veelal plaatsvinden op Formule 1-circuits. De grootste race is Formula Student Germany op Hockenheim, ook wel het officieuze wereldkampioenschap. Hier komen jaarlijks meer dan 100 teams op af. 

Deelnemers aan Formula Student Germany 2015

Foto: Stephanie Bergan

Daarnaast zijn prominente bedrijven en personalities uit de racewereld ook jaarlijks van de partij om de vinger aan de pols te houden bij de kraamkamer van de autosport. Zo zijn onder andere Ross Brawn, Paddy Lowe, Mike Gascoyne, David Brabham en ook James Allison al jaren betrokken bij FSAE. Werken in het team is een van de leerzame aspecten, maar ook inhoudelijk gaat de ontwikkeling binnen de raceklasse steeds verder. Jaarlijks maken meerdere studenten de gang van de Universiteit naar, bijvoorbeeld, de Formule 1 en het WEC.

Ik kan uit eigen ervaring spreken als ik zeg dat praktische ervaring essentieel is voor een goede engineeringbasis. Formula Student combineert de praktische toepassingen met de academische studie van de studenten, maar leert de studenten ook belangrijke vaardigheden zoals project management, omgaan met financiën en teamwork.

Ross Brawn

Van buizenframe naar monocoque

De snelheden liggen wellicht iets lager, maar in de Formula Student moet er net als in de 'volwassen' autosport ook bij de bouw van de auto's ernstig rekening worden gehouden met de veiligheid. In de beginperiode werd er vooral gebruik gemaakt van buizenframes. Maar steeds meer teams stapten over naar het gebruik van koolstofvezel in combinatie met staal en uiteindelijk gingen de meeste teams over op een carbonfiber monocoque met een stalen rollhoop. Dit is natuurlijk heel sterk en een stuk lichter, maar ook heel lastig om te maken. Veel teams werken dan ook met grote bedrijven samen om mallen te maken voor de monocoque en andere koolstofvezel onderdelen.

Monocoque van de URE11

Photo by: University Racing Eindhoven

Elektrisch streeft brandstof voorbij

In 2010 doet de elektrische aandrijving zijn intrede in de competitie. Een van de eersten die daar instappen is University Racing Eindhoven van de Technische Universiteit Eindhoven. Dit levert het team gelijk een overwinning op in Oostenrijk. Ook bouwden ze naar eigen zeggen hiermee de eerste elektrische racewagen in de Benelux. Niet veel later volgden Delft en FS-grootmachten Zürich en Stuttgart. Tegenwoordig is de elektrische klasse minstens zo interessant als die van de ICE-auto’s. De laatste jaren komt het ook steeds vaker voor dat de elektrische auto's hun door brandstof aangedreven evenknieën voorbijstreven in het algemeen klassement. Grotere teams, zoals die uit Karlsruhe, Stuttgart en Graz doen zelfs in beide klassen mee!

Links de elektrische E0711-7 van GreenTeam Uni Stuttgart, rechts de door benzine aangedreven F0711-11 van Rennteam Uni Stuttgart

Foto: Felix Bezler | GreenTeam Uni Stuttgart e.V.

Bandenoorlog

Een andere grote stap in ontwikkeling werd ook mede ingezet door de Nederlandse deelnemers. Formula Student-auto’s wegen zo tussen de 150 en 200 kilo en het is dan ook knap lastig om het maximale vermogen van 80 kW te kunnen benutten. Waar het grootste gedeelte van de competitie nog gebruik maakt van, door de organisatie aangeboden Hoosier-banden, maken de meeste toppers het verschil met zelfontwikkelde banden. URE werkt bijvoorbeeld sinds 2011 samen met Vredestein/Apollo en Delft sloot zich daar twee jaar later bij aan. Deze studenten bedenken alles zelf en komen dan ook individueel tot verschillende oplossingen. Zo is het door samen te werken met een bandenfabrikant mogelijk om, voor de competitie, afwijkende maar de voor de auto optimale band- en wielmaat te gebruiken. Dit zie je bijvoorbeeld terug bij de TU Delft (zie foto), die ook bij hun nieuwste auto onwaarschijnlijk kleine wielen gebruiken. Het allergrootste voordeel hebben de Nederlandse teams nog met de speciale regenbanden die uniek zijn binnen de competitie. 

Formula Student Team Delft presenteert de DUT16, de deelnemer in 2016

Foto: Formula Student Team Delft

#FAREWELLDOWNFORCE

Aerodynamica is ondanks relatief lage snelheden (maximaal 120 kilometer per uur) ook een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van Formula Student-auto’s. Natuurlijk geldt dat de ontwikkelingssnelheid iets lager ligt bij deze teams als in de Formule 1, maar er zitten zeker wat flinke vleugels tussen. Bijzonder feit is dat de forse voorvleugels niet alleen zorgen voor betere grip, maar ook voor minder luchtweerstand door de lucht over de banden te sturen. Een aero-pakket in de Formula Student bestaat meestal uit een voor- en achtervleugel, undertray (onder de sidepods) en een diffuser. Ook mogen de wagens gebruik maken van DRS. Met ingang van het seizoen 2015 werden er nieuwe restricties opgelegd voor de afmetingen van de vleugels, omdat deze te groot zouden zijn geworden. Dit inspireerde de teams om massaal de hashtag #FAREWELLDOWNFORCE op hun achtervleugels te prenten aan het einde van het seizoen 2014.

Vergelijking aerodynamica URE09 vs. URE11, rechts zichtbaar na de regelementswijzigingen: de achtervleugel smaller (binnenkant achterbanden) en voorvleugel lager (tot 25 cm van de grond)

Foto: University Racing Eindhoven

Acceleratiefurie door naafmotoren

Het nieuwste van het nieuwste op het gebied van ontwikkeling binnen de Formula Student is het gebruik van elektrische wielnaafmotoren. Het concept is natuurlijk niet nieuw, maar de toppers in de competitie maken er een kunst van om deze techniek te perfectioneren. Inmiddels rijden al redelijk wat auto’s rond met vier onafhankelijk aan te sturen in-wheel-motoren en worden die in sommige gevallen zelfs helemaal zelf ontwikkeld. De all-wheel aandrijving zorgt er natuurlijk voor de auto’s belachelijk snel van hun plek komen, maar ook kan er door middel van torque-vectoring in bochten heel veel voordeel uit worden gehaald. Ultieme launch, traction en stability control dus! Mede hierdoor zette AMZ Zürich enkele weken geleden een wereldrecord neer met een 0-100 km/u acceleratie in 1.51 seconden.  

Seizoensoverzicht: de belangrijkste races

In de zomermaanden vinden de verschillende grote Formula Student-races plaats. De meeste grote teams gaan naar Silverstone, Red Bull Ring, Hockenheim en Catalunya. Een overzicht van de evenementendata en winnaars van vorig jaar:

Belangrijk hierbij te vermelden is dat de teams voornamelijk gebruik maken van de faciliteiten en het asfalt, maar niet op hetzelfde parcours rijden als de Formule 1. Ter plekke wordt een parcours uitgestippeld voor de teams door middel van pylonen. Om een beeld te krijgen van een competitieweekend, hier een samenvatting van Formula Student Germany van vorig jaar:

Puntenverdeling: meer dan alleen een race

Een Formula Student-evenement is meer dan alleen een race. Feitelijk gaan de auto's nooit de directe confrontatie aan maar draait het puur om het bewijs dat je de beste auto hebt ontwikkeld. Een deel van de wedstrijd is het dynamische deel, waarin iedere auto op verschillende disciplines een resultaat neerzet. Daarnaast is er ook het statische deel, waarin een vakjury het design, kostenplaatje en (hypothetisch) businessplan van de auto's beoordeelt. De puntenverdeling ziet er als volgt uit:

Infographic: AMZ Racing

Het grootste aantal punten wordt dus verdeeld tijdens het dynamische deel van de wedstrijd. In de endurance moet iedere auto 22 kilometer afleggen in een zo snel mogelijke tijd, inclusief een rijderswissel. Het is dus ook van groot belang, gezien het aantal punten, dat de auto de endurance uitrijdt. Veel auto's sneuvelen vanwege mechanische problemen of matig energiemanagement en omdat er veel punten te verdienen vallen is het allerbelangrijkste om de auto heel te houden en uit te rijden. Ook wordt hierin de efficiëntie van de auto getest. De autocross is een snelle ronden over de baan en geldt tevens als kwalificatie voor de endurance. De Skid Pad is wat we ook wel kennen als een "achtje". Hierin wordt de maximale laterale acceleratie van de auto getest. Saillant detail: tijdens FSG, wordt de Skid Pad altijd nat verreden. Tenslotte is er nog de spectaculaire acceleratie over 75 meter van uit een staande start. 

Joanneum Racing Graz aan de start bij de acceleratietest tijdens Formula Student Germany

Foto: Klaus Scheuplein

Belangrijkste deel van de statische beoordeling en op één na belangrijkste onderdeel van de gehele wedstrijd is het engineering design van de auto. Dit wordt door de teams in een presentatie verdedigt tegenover een vakjury. Hierin legt het team uit wat de sterke punten zijn van auto en hoe zij tot de verschillende keuzes zijn gekomen. In de Cost-presentatie wordt de financiële planning van de auto, inclusief ontwikkeling en bouw, beoordeeld. Tenslotte presenteert het team hoe zijn de auto in de markt zou kunnen zetten.

Voorspelling: hoge verwachtingen voor Zürich, Delft kanshebber, Eindhoven outsider

Het zijn eigenlijk ieder jaar dezelfde teams die om de overwinning strijden. Zo zijn AMZ uit Zürich en de studenten van de TU Delft traditiegetrouw favorieten voor de races in de elektrische klassen. Dit jaar zal het echter een extra grote uitdaging voor Delft worden, aangezien de kersverse wereldrecordhouders uit Zürich voor het eerst op Continental-rubber gaan rijden. Normaal gesproken duurt het altijd even voordat teams het rubber onder de knie hebben en het is geoptimaliseerd, maar in het geval van Continental is er sprake van een ervaren leverancier. De verwachtingen zijn dan ook dat Zürich een extra stapje kan zetten ten opzichte van andere gerenommeerde teams. Het wordt spannend om te zien of Delft zich ook dusdanig heeft kunnen ontwikkelen. De andere Nederlandse deelnemer, URE uit Eindhoven, zal het moeten hebben van consistentie. Vorig jaar introduceerden de Eindhovenaren hun eigen vierwielaandrijving, maar verhinderden kinderziekten een goede klassering. Stemmen binnen het FS-paddock spraken vorig jaar over een top-vijf auto. Dit jaar lijkt URE gekozen te hebben voor een conservatievere benadering om ervoor te zorgen dat het optimale gehaald kan worden uit de grote innovaties van de laatste jaren. Als alles mee zit en het bij andere teams ietsje minder gaat, zit er wellicht een podiumplaats in. Andere grote favorieten zijn Karslruhe en Stuttgart.

ETH Zürich AMZ Gotthard

Foto: AMZ Zürich

Die laatste twee zullen ook weer deelnemen in de brandstofcategorie. Hierin is met name Stuttgart een grote kanshebber. Maar daarnaast strijden ook de Red Bull-gekleurde auto's van TU Graz, Jaonneum Graz  en de Amerikanen van Oregon University mee om de overwinning. Gedurende komende zomer zal Motorsport.com de ontwikkelingen in de gaten houden en gaan we ook nog verder in op de technieken die gebruikt worden in de competitie. Benieuwd naar een specifiek aspect van de competitie of de auto's? Stel hieronder een vraag!

Karlsruhe KA-Raceing KIT16E (links) en KIT16C (rechts

Foto: KA-Raceing