Università di Modena – Tesi di Laurea in Ingegneria – Studio di complessivo di carrozzeria, in collaborazione con Maserati e Modelleria Modenese

Possiamo quindi individuare uno scopo principale, al quale saranno legati tutti gli altri. Questo essenzialmente consiste nel rendere stradale la Maserati MC12 attraverso la realizzazione di una sua evoluzione. CiÚ si articola quindi in tre punti fondamentali:

Adeguamento ai principali aspetti della normativa in vigore per l’omologazione a livello internazionale

Miglioramento degli aspetti ergonomici e funzionali riguardanti principalmente l’accessibilit‡ all’abitacolo

Sviluppo dal punto di vista stilistico, tenendo in considerazione le caratteristiche e gli stilemi tipici di Maserati ß

Introduciamo adesso la seconda parte della presentazione, andando ad analizzare gli aspetti della normativa che hanno costituito i principali vincoli per lo sviluppo del complessivo. ß Questi hanno riguardato essenzialmente la volumetria esteriore del veicolo e sono limitazioni imposte all’angolo di attacco e di uscita, entrambi fissati al valore limite di 7_, ed all’altezza da terra, stabilita dalla normativa ad almeno 120 mm. ß Occorre inoltre prendere in considerazione la necessit‡ di una zona deformabile: vale a dire una zona che in caso di urto frontale sia in grado di assorbire il colpo e deformarsi progressivamente mantenendo integri gli organi fondamentali. L’altezza minima Ë fissata dalla normativa europea a 445 mm, mentre negli U.S.A. si fa riferimento a 20″, ed Ë prevista una profondit‡ minima di 200 mm. La verifica viene effettuata attraverso la cosiddetta “prova del pendolo”, durante la quale una mazza rotante colpisce la vettura e permette di verificare che elementi sostanziali come parti mobili e meccaniche e gruppi ottici principali rimangano integri. ß Infine un altro aspetto considerato, che riguarda anch’esso la struttura esteriore del veicolo, Ë quello che coinvolge i dispositivi di illuminazione, con particolare riferimento ai proiettori anabbaglianti ed abbaglianti, agli indicatori di direzione ed alle luci di arresto. ß

La seconda parte della normativa, che ha avuto grande risalto nel nostro progetto Ë stato il posizionamento del conducente. Per studiare questo aspetto generalmente si prende in esame un manichino regolamentare, noto anche con il nome di OSCAR, che rappresenta il peso ed il profilo medio di un adulto. ß Su questo viene individuato un punto di riferimento, detto punto H, corrispondente all’asse di rotazione delle cosce. ß Il posizionamento di OSCAR si dimostra un passaggio chiave della progettazione poichÈ va ad influire direttamente su fattori di natura strutturale (ad esso infatti sono legati vincoli sul forma, dimensioni e posizione degli elementi del complessivo), ergonomica (condiziona il comfort ottenibile all’interno dell’abitacolo) e regolamentare (in quanto determina il campo di visibilit‡ del conducente). ß

La normativa che riguarda questo ultimi aspetto Ë piuttosto articolata, pertanto sono stati considerati solo i requisiti pi_ restrittivi e vincolanti. A tal proposito sono stati definiti l’angolo di visibilit‡, che deve essere di almeno 7_, e gli angoli di visibilit‡ frontale esterno ed interno, compresi tra la direzione longitudinale ed i montanti A, i cui valori limite sono rispettivamente di 15_ e 45_. Questi valori devono essere rispettati per tutto il campo di visibilit‡ definito dai 7_ citati in precedenza. ß

Passiamo quindi ad analizzare le modifiche che sono state previste inizialmente: queste hanno riguardato da un lato gli aspetti direttamente connessi con la normativa e dall’altro aspetti che implicano un miglioramento dal punto di vista ergonomico funzionale. Ovviamente lo sviluppo del complessivo ha tenuto conto della stretta connessione tra questi due fattori che non avrebbero potuto essere considerati in modo indipendente. L’immagine mostra il layout meccanico della MC12 , che ha costituito l’ossatura della nostra vettura. ß Gli elementi colorati sono quelli che sono stati considerati come vincolanti e non soggetti a modifiche. Si tratta, come si puÚ notare, del telaio con riferimento soprattutto a montante B e relativo snorkel. Gli altri elementi da considerare sono stati i radiatori anteriori e posteriori e gli organi direttamente connessi con il motore, che Ë posizionato posteriormente. ß Il punto sul quale si Ë concentrata la nostra azione Ë stata quindi la modifica di montante A e curvano (ovvero la base del parabrezza) e di tutte le entit‡ ad esso collegate. Questo ha permesso di migliorare aspetti come l’accessibilit‡ a bordo che era stata sacrificata nella vettura originale. ß Nell’ottica di una versione pi_ stradale si Ë deciso quindi di agire con modifiche di tipo strutturale come l’avanzamento del montante A e del curvano, che Ë stato anche alzato rispetto alla posizione originale e la modifica del giro porta, che ha permesso di ampliare il pi_ possibile l’area di accesso all’abitacolo. Inoltre ci sono gli interventi connessi con il posizionamento di OSCAR. Per poter rispettare le norme previste per il campo di visibilit‡, che ovviamente Ë influenzato dal punto di vista del conducente, e di migliorare il comfort nell’abitacolo, Ë stato arretrato ed innalzato il punto H rispetto al posizionamento originale. ß

Passiamo ora a descrivere la 3 fase, relativa allo sviluppo del modello matematico. Per prima cosa Ë stato effettuato uno studio stilistico che ha portato all’individuazione di una linea da seguire durante lo sviluppo del progetto. L’immagine presenta lo spunto iniziale dal quale si Ë partiti. Sebbene il modello finale sia differente e non del tutto corrispondente a questo, sono molti i caratteri che le due vetture hanno in comune. Di questo bozzetto preparatorio Ë stata invece modificata la parte posteriore, che Ë stata giudicata inizialmente poco adeguate alle linee della casa. ß Per questo sono stati realizzati numerosi bozzetti preparatori, alcuni dei quali sono mostrati in queste immagini. A partire da questi sono state fatte valutazioni e selezioni, fino a giungere ad un’idea definitiva. ß Per esempio in fase di analisi Ë stata particolarmente apprezzata la proposta 3 che prevedeva una compenetrazione tra gruppi ottici e presa centrale. Questa soluzione Ë stata quindi sviluppata fino ad ottenere il bozzetto finale, che presenta gi‡ numerosi caratteri distintivi del prototipo definitivo, come la forma dei gruppi ottici, la disposizione di certi elementi come lo scudo centrale e la targa e la colorazione bicromatica, che era presente anche nel modello originale. ß

Per il modello matematico Ë stato impiegato Tebis, un software CAD tridimensionale con modellazione di superfici. ß Per prima cosa sono stati ricreati gli elementi principali del layout meccanico, in modo tale da avere costantemente a disposizione la possibilit‡ di un confronto diretto con gli ingombri reali. ß Quindi si Ë partiti con la creazione del complessivo. Tralasciando gli step iniziali, passo ad illustrare il primo sviluppo dei volumi anteriori, che Ë avvenuto in modo indipendente rispetto a quelli posteriori. Al di l‡ della volumetria decisamente primitiva, si possono gi‡ individuare alcune caratteristiche presenti sia nel figurino visto inizialmente che nel prototipo conclusivo. ß Lo stesso discorso rimane valido anche per la zona posteriore, come possiamo vedere nella seconda immagine. Le due parti, anteriore e posteriore, che erano state sviluppate singolarmente, sono quindi state unite fino ad ottenere il primo complessivo integrale. ß

Ovviamente il procedimento che ha portato al prototipo finale Ë stato fortemente iterativo. Si Ë trattato infatti di analizzare il progetto e tutti i complessivi intermedi, individuando gli errori e decidendo e realizzando le opportune azioni correttive. I punti chiave che hanno guidato questo iter sono stati:

– la realizzazione di un complessivo omologabile a livello internazionale, il chÈ ha comportato una costante verifica della normativa

-una progettazione attenta alla funzionalit‡ e realizzata in modo razionale, sebbene non si sia potuto contare su opportuni studi come quelli di carattere aerodinamico

– una vettura caratterizzata da una maggiore innovazione, specialmente dal punto di vista stilistico, rispetto al modello originale

– il rispetto delle caratteristiche riconosciute alla Casa, nonostante la sportivit‡ estrema della vettura ß

Siamo cosÏ giunti, attraverso numerose modifiche ed azioni correttive alla versione definitiva. Le immagini di sinistra mostrano una tipologia di verifica che Ë stata anche nel corso dello sviluppo con i vari complessivi che possiamo definire intermedi. Si tratta di una verifica grafica avvenuta tramite la sovrapposizione del modello matematico con il layout di partenza che ci ha consentito di verificare in modo diretto il rispetto dei vincoli strutturali mentre a destra vediamo i prospetti anteriore e posteriore. ß

Per quanto riguarda le altre limitazioni imposte dalla normativa, l’impiego del software CAD ci ha consentito di svolgere in maniera rapida ma ugualmente precisa tutte le verifiche del caso. La prima immagine fa riferimento alla normativa legata alla volumetria del veicolo, nella quale si vede come siano rispettati i valori dell’angolo di attacco e di uscita e l’altezza minima da terra. ß Grazie alle modifiche al posizionamento di OSCAR Ë stato possibile ottenere un pieno rispetto dei vincoli sul campo di visibilit‡. Le altre due immagini presentate mostrano proprio i valori ottenuti dalla verifica: il valore minore dell’angolo di visibilit‡ frontale Ë stato aumentato a 8.5_ (a fronte dei circa 4_ originali) ed anche gli angoli interno ed esterno, i cui valori minimi sono rispettivamente di 21.7_ e 50.7_, sono conformi a quanto previsto dalla normativa. ß La figura successiva mostra come sia variata la posizione di OSCAR, riducendo l’angolo di inclinazione del tronco per ottimizzare il comfort del conducente. Grazie al software CAD Ë stato infine effettuato un ulteriore controllo su un aspetto non citato in precedenza: come conseguenza di un urto frontale si ipotizza che OSCAR compia un movimento in avanti intorno al proprio punto H. Si Ë quindi verificato che sotto queste condizioni la testa del manichino non vada ad impattare contro alcun elemento interno all’abitacolo, ma che esiste anche un adeguato margine di sicurezza. ß

Concluso il modello matematico Ë stato il momento di studiare la suddivisione dei componenti che andranno a costituire l’intera carrozzeria. ß Poniamo l’attenzione innanzitutto sulla zona frontale, dove l’esigenza di superare la “prova del pendolo” ha imposto alcune limitazioni sulla dimensione e l’estensione del paraurti anteriore, colorato in verde. Inoltre si puÚ notare come la suddivisione dei componenti per la zona anteriore segua la struttura impiegata abitualmente nelle vetture di serie, a differenza di quanto avveniva nel modello originale caratterizzato da 2 soli componenti: il paraurti ed il cofano. ß L’altra zona di particolare interesse Ë quella relativa al tetto ed alla portiera. Per quanto riguarda il tetto si Ë ipotizzata una possibile modifica al telaio originale nella quale Ë previsto oltre che l’impiego dei nuovi montanti A, la possibilit‡ di inserire un elemento di rinforzo che colleghi il montante del parabrezza al roll-bar. Per la portiera sono state invece ipotizzate alcune soluzioni innovative: innanzitutto Ë stata integrata parte del tetto che puÚ essere quindi rimossa durante l’apertura; inoltre viene unita direttamente alla portiera stessa parte del brancardo, facendo in modo che questa vada direttamente a congiungersi con il fondo vettura. Il vantaggio teorico Ë dato la miglioramento dell’accessibilit‡ a bordo ed Ë dovuto, oltre che all’ampliamento del giro porta, anche all’eliminazione dello spessore di carrozzeria da scavalcare in entrata. ß

Completato lo sviluppo del modello matematico si Ë passati alla realizzazione fisica del prototipo. Per prima cosa Ë stato impiegato dagli operatori di Modelleria Modenese il software CAM per la realizzazione dei percorsi utensile da inviare alla macchina a controllo numerico. Questo software permette di determinare tutti i parametri necessari alla lavorazione, oltre che di simulare la presenza dell’utensile per verificare l’assenza di collisione ed errori. ß La lavorazione vera Ë propria Ë stata fatta da una fresatrice a 5 assi in continuo che ha realizzato inizialmente un’opera di sgrossatura, necessaria per rimuovere la maggior parte del materiale in eccesso, effettuata tramite il ricorso utensili di grandi dimensioni ed avanzamenti elevati. Impiegando utensili di dimensioni progressivamente minori la macchina procede con la lavorazione fino ad ottenere il modello definitivo, che Ë contraddistinto da una notevole precisione anche nei dettagli pi_ piccoli. ß Il lavorato Ë quindi stato preparato per la fase di verniciatura vera e propria, che Ë stata eseguita dalla carrozzeria Campana, autorizzata Maserati, che ci ha permesso di utilizzare i colori ufficiali della casa. Per quanto riguarda gli altri particolari, facciamo notare come per la realizzazione di pneumatici e cerchi si sia ricorso alla prototipazione rapida che consente di ottenere geometrie di qualunque tipo, anche molto complicate, in pezzi di dimensioni estremamente ridotte. La preparazione del prototipo Ë stata quindi completata con la realizzazione degli ultimi dettagli come le griglie metalliche per simulare la presenza delle principali prese d’aria ed il tridente centrale, realizzato per elettroerosione a filo. ß

Il risultato raggiunto al termine delle fasi appena descritte Ë la Maserati Evo 12 Levante e qui abbiamo il prototipo statico realizzato in scala 1:5. Le immagini che scorrono sono relative ad alcuni figurini manuali e ad alcuni rendering, ß che vengono realizzati a partire dal modello matematico del complessivo creato. ß Questi generalmente sono utilizzati per inserire la vettura all’interno di scenari reali e per effettuare valutazioni di massima su fattori prevalentemente estetici. ß

Ringrazio i presenti per l’attenzione.