Progettazione multifisica, realizzazione ed impiego di un elemento aerodinamico di un veicolo da competizione

Shell Eco-Marathon® is an international competition organized by the Royal Dutch Shell® company with the aim of encouraging universities and high schools to project and realize high energy efficiency vehicles. In the first place, the competition was born within the company's employees, but time after time it has acquired an international relevance with an amount of 211 teams participating in 2012. Each team can run two different categories of vehicles characterized by different technical features. The first category, Prototype, is for extreme vehicle, and it is designed only with the aim of improving energy efficiency. The second category, Urban Concept, includes vehicles designed with criteria similar to conventional city cars. Since 2005, the "Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano" takes part in the competition. This team has received many awards in the Shell Eco-marathon, the main Italian record in the field of energy efficiency, and since 2011 detains the absolute record of low energy consumption with the solar energy prototype too. Last year, this team took part in the competition with a Urban concept vehicle, named “Daphne”. In this thesis I would like to discuss these contents, with a more precise reference to the re-design of Daphne's wheel carter. First of all, the importance of aerodynamic resistance in the vehicle consumption will be analyzed, than the carter with a high aerodynamic efficiency shape will be projected. The whole production process of the projected components will be developed, from the structural analisys and the choice of the materials to the identification of each technological step. Last but not least we will deal with the components realization.

La Shell Eco-Marathon® è una competizione internazionale patrocinata dalla compagnia petrolifera Royal Dutch Shell® che ha come scopo quello di stimolare università ed istituti tecnici superiori alla progettazione e realizzazione di veicoli ad alta efficienza energetica. Dopo le prime edizioni, svoltesi all’interno della compagnia, la competizione si è sviluppata e ha assunto una connotazione internazionale fino a raggiungere quest’anno, con l’edizione 2012, il record di 211 team partecipanti. È possibile prendere parte alla competizione in due categorie che vengono distinte in base alle caratteristiche progettuali dei veicoli: Prototipi, veicoli dalle caratteristiche estreme con l’unico obiettivo di massimizzare l’efficienza nell’utilizzo dell’energia a discapito del confort del pilota, e Urban Concept, veicoli realizzati con criteri simili a quelli impiegati per la costruzione di convenzionali city car. Il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano partecipa alla competizione dal 2005. I suoi veicoli, detentori dei principali record italiani e dal 2011 anche del primato assoluto con il prototipo ad energia solare, sono stati premiati con numerosi riconoscimenti nelle varie edizioni della competizione. Dall'edizione 2011 la squadra del Politecnico ha schierato al via un nuovo veicolo, denominato “Daphne”, nella categoria Urban Concept. È in questo contesto che si inserisce questo elaborato di tesi che consiste nella riprogettazione dei carter ruota del veicolo Daphne. Dopo aver analizzato l’importanza dell’aerodinamica per i consumi di un veicolo, si progetta la geometria esterna dei carter ruota affinché sia aerodinamicamente efficiente. Successivamente si entra nel dettaglio della progettazione strutturale e della fase costruttiva passando dalla scelta del materiale alla definizione del ciclo tecnologico di produzione e, infine, alla realizzazione dei componenti.