La sfida

La sfida ingegneristica del progetto è stata impostare un modello di crash credibile per una scocca composita “multi-parte”, dove coesistono elementi strutturali in CFRP monolitico e componenti sandwich con schiuma, oltre a rinforzi locali e inserti metallici. La carrozzeria è composta da sotto-assiemi con funzioni e tecnologie diverse (pannelli laterali con volumi riempiti e rinforzi localizzati, tetto con nervature sandwich, pavimento monolitico, traversi posteriori con irrigidimenti, struttura batteria metallica assemblata e giunti bullonati/adesivi), e questa varietà influenza direttamente i percorsi di carico durante l’urto e i meccanismi di collasso. In più, l’auto elettrica introduce un requisito chiave: controllare l’intrusione e la deformazione nell’area batteria e nel sottoscocca, evitando che i picchi di carico si traducano in danneggiamenti localizzati difficili da governare. Per validare il concept sono state considerate configurazioni di impatto di riferimento tratte da normative e protocolli diffusi (frontale pieno, offset con barriera deformabile, urto laterale su palo, posteriore e schiacciamento del tetto), con l’obiettivo di identificare precocemente le zone critiche e guidare l’evoluzione di geometrie, giunzioni e laminazioni.

Il nostro contributo

SmartCAE ha gestito il progetto come si fa tipicamente nel motorsport quando si lavora con strutture in composito: partire dalla geometria CAD e trasformarla in un modello FEM coerente con il comportamento reale dei materiali e con i vincoli di fabbricazione, evitando semplificazioni che “nascondono” i problemi e producono falsi positivi. Abbiamo costruito e organizzato il modello per sotto-assiemi, definendo le caratteristiche dei laminati (spessori, orientamenti, aree rinforzate) e modellando le parti sandwich con core in schiuma, le zone di irrigidimento e le integrazioni ibride (ad esempio rinforzi localizzati e componenti metallici in aree strategiche). Grande attenzione è stata dedicata alle connessioni: dove la scocca composita lavora insieme a strutture metalliche e alla batteria, la qualità del modello di giunzione (adesivi, bullonature, contatti) è spesso ciò che determina se l’energia si dissipa in modo progressivo oppure si concentra in rotture premature. Sulle simulazioni di crash abbiamo poi svolto un’analisi critica dei meccanismi di cedimento, evidenziando scenari tipici delle scocche in CFRP: danneggiamenti in compressione in aree di pavimento e sottostrutture, rotture di pelli e collasso del core in configurazioni laterali, e sensibilità delle aree irrigidite dove la transizione di rigidezza può innescare rotture localizzate. Questo approccio, maturato su progetti di monoscocche e componenti compositi ad alte prestazioni, ha permesso di trasformare i risultati numerici in indicazioni progettuali concrete, allineando prestazioni di crash, rigidezza globale e producibilità (inclusi processi come RTM ad alta pressione e l’integrazione di rinforzi/inserti).

I benefici per il cliente

Il beneficio principale per il cliente è avere un percorso di sviluppo “guidato dalla fisica” e non dalla sola prova ed errore su prototipi: la simulazione di crash, quando è costruita correttamente per i compositi, permette di individuare presto dove la struttura assorbe energia in modo efficace e dove, invece, tende a collassare con modalità indesiderate. Questo è particolarmente importante per una vettura elettrica, perché la protezione della zona batteria e la gestione delle intrusioni non possono essere lasciate a soluzioni tardive: devono essere parte integrante dell’architettura strutturale e delle scelte di laminazione e giunzione. L’esperienza di SmartCAE sui materiali compositi in ambito motorsport aggiunge un vantaggio competitivo: sappiamo leggere i risultati di danneggiamento progressivo e tradurli in scelte di progetto realizzabili, bilanciando rinforzi locali, continuità delle fibre, transizioni di rigidezza e integrazione di elementi metallici dove servono davvero. In pratica, il cliente ottiene decisioni più rapide e motivate, meno iterazioni costose, un rischio ridotto di sorprese nelle fasi di validazione fisica e, soprattutto, una struttura più “robusta” rispetto alle variabilità tipiche dei compositi (processo, spessori, incollaggi), mantenendo l’obiettivo di prestazioni elevate che ci si aspetta da questo tipo di autovettura.