L’AXFF-15 de l’ÉTS, de la conception à la fabrication

Ce texte a été rédigé par les étudiants de l’École de technologie supérieure

La formule SAE est une compétition d’ingénierie regroupant plus de 500 équipes à travers le monde. Plus d’une dizaine d’épreuves ont lieu sur les cinq continents. La compétition consiste à concevoir et fabriquer une monoplace de type open wheel formula, c’est-à-dire une voiture avec un cockpit ouvert et des roues qui ne sont pas recouvertes. L’objectif est de réaliser une voiture pour le coureur du dimanche, avec une production fictive de 1 000 unités par année.

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Chaque début de saison est donc marqué par le processus de conception. Dans le cadre de nos articles mensuels, publiés en collaboration avec Le Guide de l’auto, nous vous présentons ce mois-ci le processus de fabrication de l’électronique. Ainsi, vous en apprendrez plus sur les spécificités de notre automobile de course en matière d’électronique.

De nouveaux défis chaque année

Dès que l’hiver s’installe au Québec, la Formule ÉTS entre en période de fabrication. En effet, on planifie environ trois mois chaque année pour la fabrication de chacun des composants de la voiture et pour son assemblage. Ainsi, la période de conception pour l’AXFF-15 (le nom de notre bolide pour la saison 2015) est presque achevée. L’équipe s’est fixée comme objectif cette année de concevoir et fabriquer une formule plus légère que celle de l’an dernier qui avait une masse d’environ 310 livres. L’objectif cette année est donc de revenir sous la barre des 300 livres, tout en ayant plus d’appareils aérodynamiques et un retour au moteur WR450 de Yamaha. En ce sens, tous les départements devaient faire un effort afin de réduire le plus possible le poids de chacun des éléments lors du processus de création.

Afin de les aider dans leurs choix, les membres de l’équipe utilisent plusieurs logiciels tels que CATIA, MATLAB, Fibersim, STAR-CCM, ANSYS, MoTeC, Altium, OptimumKinematics, etc. qui permettent de faire de la conception assistée par ordinateur ou de la simulation.

De plus, pour être admissible aux compétitions de Formule SAE, nous devons démontrer la sécurité et la légitimité de plusieurs composants de la voiture. Tout d’abord, puisque nous utilisons une monocoque en fibre de carbone au lieu d’un châssis tubulaire en acier nous devons tester des échantillons de fibre de carbone afin de démontrer l’équivalence structurelle de notre châssis non conventionnel. Un essai d’arrachement de ceinture et un test d’impact destructif du nez de la voiture ont aussi été effectués afin de prouver la sécurité de notre design pour le pilote.   Aussi, nous devons vérifier les propriétés de certains matériaux en effectuant par exemple des essais de traction avant de les utiliser lors de la fabrication de la formule. Ceci nous aide aussi à effectuer des simulations encore plus précises.

Le département de l’électronique est celui comprenant actuellement le plus grand nombre de membres dans notre équipe. Souvent négligé dans les équipes de Formule SAE c’est un département où l’innovation est toujours de mise, et ce, même si notre véhicule est à combustion et non électrique. Effectivement, les membres du département d’électronique sont soumis à la même cadence que ceux des autres départements. Autrement, il pourrait ne pas y avoir de concordance entre le travail effectué par ces derniers et celui du reste de l’équipe. Ils s’occupent de concevoir et fabriquer tous les composants électroniques de base sur notre bolide comme le phare de frein et le tableau de bord.

La clé du succès, le travail en équipe

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, le département de l’électronique se doit de rester en contact constant avec le reste de l’équipe, et ce, afin de répondre aux besoins d’autres départements. Par exemple, en travaillant conjointement avec le département du groupe motopropulseur, l’équipe a pu bénéficier du montage complet d’un dynamomètre afin d’effectuer des tests sur le moteur.

Pendant la période de conception, le département de l’électronique conçoit ses propres circuits et les fait fabriquer chez LaboCircuits, l’un de nos commanditaires. Par la suite, il les assemble, teste et s’occupe de leur maintenance une fois qu’ils sont installés dans la voiture. Comme mentionné auparavant toute l’équipe essaie de réduire le poids de la future formule. Le département de l’électronique a donc conçu une unité de puissance au lieu d’en acheter une. Celle-ci s’occupe de gérer l’ensemble de l’alimentation de l’automobile de course. Elle peut alimenter un composant en particulier ou couper l’alimentation de quelque chose qui serait déficient sur la formule. Par exemple, si un moteur de ventilateur ou de pompe venait à faire défaut, l’alimentation du moteur serait coupée et un avertissement serait envoyé automatiquement. Ceci nous permettra d’économiser beaucoup de poids, puisqu’une unité de puissance achetée pourrait peser jusqu’à 2 fois plus que celle conçue cette année. Il ne faut pas oublier non plus l’économie d’espace que ce choix nous apporte.

Le département de l’électronique permet à notre équipe de se démarquer en ce qui a trait aux avancées technologiques. Effectivement, le véhicule est muni d’un réseau de communication sans-fil qui permet d’observer en temps réel ses données sur nos ordinateurs depuis le puits de course lors de compétition ou essais sur la route Afin de récolter des données, il y a plus de 80 capteurs sur la voiture. Pour transférer les données récoltées par les capteurs, nous avons conçu des cartes d’acquisition ce qui nous permet encore une fois de réduire le poids de notre bolide. Ces cartes sont situées dans les jantes des roues. De plus, nous utilisons un bras ROMER, fourni par notre partenaire Optech, lors du perçage du châssis afin de connaitre exactement l’emplacement des vis sur ce dernier.

Vous pouvez maintenant comprendre un peu plus ce que représente le défi de concevoir une formule SAE à chaque année… tout en ayant une idée plus claire des tâches qu’effectue le département de l’électronique. Dans notre prochain article, nous discuterons de la période de fabrication  à la Formule ÉTS et des départements qui s’occupent du châssis et de la dynamique du véhicule.