Précision absolue dans la bataille pour la première place
"La différence entre le succès et l’échec se joue à quelques microns", déclare Andreas Ladner. Il dirige la section mécanique de l’équipe Formula Student "DHBW Engineering" de l’Université des sciences appliquées de Stuttgart. Pour la voiture de la saison 2025, l’équipe a demandé l’aide de Paul Horn GmbH pour la fabrication des composants de la "eSleek25". L’usinage des porte-moyeux en aluminium pour la voiture de course représentait un défi particulier. Le responsable produit de HORN, Patrick Artelt, a relevé ce défi et a développé un concept d’outillage et d’usinage avec les spécialistes du département production de HORN. "La tâche était délicate. La géométrie du composant est très complexe et les tolérances requises sont de quelques microns seulement", expliqueArtelt.
Les performances de la voiture de course Formula Student "eSleek25" ne manqueront pas de faire battre plus vite le cœur des amateurs de voitures de sport. Les quatre roues sont directement entraînées par des moteurs électriques individuels de 38 kW chacun. Ensemble, les quatre moteurs délivrent une puissance de 152 kW (environ 204 ch) et propulsent la voiture de 0 à 100 km/h en 2,2 secondes. Au total, les moteurs de moyeu fournissent un couple impressionnant de 1 400 Nm. Pour la compétition, cependant, la puissance est limitée à 80 kW maximum. Les composants de la transmission électrique sont des développements propres de l’équipe. Seules les cellules de batterie individuelles ont été achetées. La batterie a une capacité de 6,82 kWh pour une tension à bord de 600 volts.
Une nouvelle voiture de course chaque saison
Une nouvelle voiture de course est utilisée pour chaque saison de Formula Student. Tout comme la voiture, l’équipe est également reconstituée presque chaque année. Cela signifie que chaque nouvelle équipe réalise de manière autonome le développement, la production, l’assemblage et les essais de la voiture de course, puis participe aux compétitions. L’expérience acquise lors des saisons précédentes est intégrée à chaque nouveau développement. L’équipe DHBW Stuttgart compte 110 membres répartis dans différents départements, tels que les composants mécaniques, l’électricité et l’aérodynamique. "Nous avons une équipe fantastique. Chaque département est absolument passionné par ses tâches respectives", explique Ladner.
L’un des plus grands défis dans la production des composants mécaniques concerne les quatre porte-moyeux. Ils servent à loger les moteurs électriques et les engrenages planétaires pour transmettre le couple directement aux roues. Les porte-moyeux ont une géométrie complexe. "En compétition, l’objectif est toujours de garder le poids des composants aussi bas que possible. Cependant, cela ne doit pas compromettre la rigidité", ajoute Ladner. Les étudiants s’appuient donc sur des simulations FEM complexes pour le développement des porte-moyeux.
Tolérances divisées
Les outils à broche ont pris en charge la production des logements de roulements et d’un alésage axial. Ce sont les zones où les tolérances de position sont les plus strictes sur le composant. Les outils peuvent être ajustés avec précision au diamètre souhaité. "L’ajustement précis nous permet d’usiner avec une précision micronique selon la tolérance désirée. Cela nous permet de diviser encore davantage la tolérance déjà très stricte", explique Artelt. Un outil à un seul tranchant avec plaquette PCD a été utilisé pour usiner les logements de roulements. Un deuxième outil à broche s’est occupé de la production de l’alésage axial. Il était à double tranchant et équipé de plaquettes de type 315.
De nombreux systèmes HORN ont réalisé d’autres opérations d’usinage complexes. Cela comprenait une fraise PCD. En une seule prise, elle a usiné le diamètre pour le montage du moyeu de roue. Elle a été choisie en raison de la longueur de sa coupe et de l’état de surface requis. Le système d’alésage HORN DR a également été utilisé pour aléser les points de montage du porte-moyeu.
Pas seulement à plein régime
Dans les disciplines individuelles de Formula Student, ce n’est pas seulement la performance de la voiture qui compte. Les disciplines sont divisées en statiques et dynamiques. Dans les disciplines statiques, la gestion d’entreprise et l’approche de conception de l’équipe jouent un rôle majeur. Les étudiants doivent présenter et justifier leur business plan et leurs coûts lors de deux présentations. Une autre discipline statique est l’épreuve d’ingénierie et de conception. Ici, l’équipe doit convaincre le jury du mérite de sa conception et de sa construction. Il s’agit principalement d’une discussion dans laquelle les remarques du jury doivent être traitées avec des arguments et des justifications solides.
Les épreuves dynamiques comprennent l’accélération, le Skid Pad, l’Autocross et l’Endurance. L’épreuve d’accélération consiste en un test sur une piste droite de 75 mètres. Les voitures de course passent de 0 à 100 km/h en moins de trois secondes. Au Skid Pad, les voitures suivent un tracé en forme de huit. Les fortes forces centrifuges et l’accélération latérale peuvent provoquer un dérapage dans cette épreuve. En Autocross, les pilotes parcourent individuellement un circuit étroitement défini contre la montre. Ce test dynamique met fortement à l’épreuve le pilote et le véhicule sur une distance d’un kilomètre. L’Endurance est la plus longue et la dernière épreuve de chaque compétition Formula Student. La voiture de course doit y prouver sa fiabilité sur un circuit de 22 kilomètres. Cette discipline représente un tiers des points totaux disponibles.
"Je suis ravi de souligner la collaboration réussie entre l’équipe Formula Student de la DHBW Stuttgart et HORN. L’engagement et l’expertise conjoints des deux parties ont permis de réaliser le projet complexe de fabrication de porte-moyeux en aluminium de haute précision," déclare Ladner.
La Formula Student
La Formula SAE a été créée aux États-Unis en 1981 et s’est ensuite étendue à l’Europe sous le nom de Formula Student. Depuis 1999, des compétitions annuelles ont lieu à Silverstone, en Angleterre, et depuis 2006 également en Allemagne sur le Hockenheimring. Des compétitions sont désormais organisées également en Italie, en Espagne, au Brésil et au Japon. La Formula Student permet à des étudiants ambitieux d’acquérir une expérience pratique intensive en conception, fabrication et aspects économiques de l’ingénierie automobile – le tout en dehors des amphithéâtres. Chaque équipe développe une monoplace de course en respectant un ensemble complet de règles.