Πλαίσιο ER.2021: Η φέρουσα δομή του αγωνιστικού οχήματος της ομάδας TUCer

Μοντέλο CAD του πλαισίου ER.2021, ως ανεξάρτητη δομή και με ενσωματωμένα τα κυριότερα συστήματα του οχήματος και τον οδηγό.

Αποτελέσματα της μελέτης μηχανικής συμπεριφοράς του πλαισίου ER.2021 στα σενάρια κάμψης, στρέψης και πέδησης, με ενσωμάτωση των απαραίτητων συστημάτων του οχήματος για τη ρεαλιστική μεταφορά των φορτίων στο πλαίσιο.

Κατεργασίες και μέθοδοι παραγωγής που εφαρμόστηκαν κατά την κατασκευή του πλαισίου ER.2021.

Η μέθοδος «Συνένωσης ανόμοιων υλικών» και η εφαρμογή της για τη μόνιμη σύνδεση ανθρακονημάτινων και αλουμινένιων δομικών στοιχείων του πλαισίου.

Εφαρμογή συγκόλλησης TIG (GTAW) για τη μόνιμη σύνδεση των αλουμινένιων δομικών στοιχείων του πλαισίου ER.2021.

Εφαρμογή της μεθόδου «Ομοιογενούς συνένωσης ανθρακονημάτινων στοιχείων με εναπόθεση ταινίας» στο πλαίσιο ER.2021

Το πλαίσιο ER.2021 στον ειδικά διαμορφωμένο πάγκο συναρμολόγησης και συγκόλλησης.

Οι τρεις φοιτητές της ομάδας TUCer (2020–2021) που κατασκεύασαν το πλαίσιο και τα διασυνδεόμενα με αυτό μηχανολογικά συστήματα. Από αριστερά: Παναγιώτης Ψεντέλης, Θεόδωρος Στεφανούλης και Κωνσταντίνος Σαχινίδης.

Μετά τις πρώτες επιτυχείς δοκιμές του οχήματος στον δρόμο.

Το πλαίσιο ER.2021, ως βασική φέρουσα δομή του αγωνιστικού οχήματος της ομάδας TUCer.

Η φέρουσα δομή μέσω της οποίας στηρίζονται, προστατεύονται και διασυνδέονται τα επιμέρους συστήματα και τμήματα του αγωνιστικού οχήματος της ομάδας TUCer είναι το πλαίσιο ER.2021. Κατασκευάστηκε το 2021 και εξακολουθεί να αποτελεί τη βασική φέρουσα δομή του αγωνιστικού οχήματος της ομάδας, το οποίο συμμετείχε πρόσφατα και στον διαγωνισμό Shell Eco-marathon 2026. Πρόκειται για ένα ελαφρύ υβριδικό πλαίσιο τύπου χωροδικτυώματος, το οποίο συνδυάζει δομικά στοιχεία από κράματα αλουμινίου και ανθρακονήματα, αξιοποιώντας τα διαφορετικά μηχανικά χαρακτηριστικά των υλικών σε περιοχές με ανάλογες δομικές απαιτήσεις. Η γεωμετρική διάταξη του πλαισίου αναπτύχθηκε σε εξειδικευμένο λογισμικό CAD, ακολουθώντας συγκεκριμένη μεθοδολογία σχεδιασμού, με στόχο την επίτευξη της απαιτούμενης αντοχής και δυσκαμψίας έναντι των αναμενόμενων καταπονήσεων του οχήματος εντός πίστας. Παράλληλα, επιδιώχθηκε η διατήρηση της μάζας του πλαισίου σε χαμηλά επίπεδα, συμβάλλοντας κατ’ επέκταση και στην ενεργειακή απόδοση του οχήματος. Κατά τη σχεδίαση λήφθηκαν επίσης υπόψη οι απαιτήσεις ασφάλειας του οδηγού, κατασκευασιμότητας και ενσωμάτωσης των επιμέρους συστημάτων του οχήματος όπως οι αναρτήσεις, το σύστημα διεύθυνσης, μετάδοσης ισχύος και άλλα.

Η μηχανική συμπεριφορά του πλαισίου εξετάστηκε μέσω τριών βασικών σεναρίων στατικής φόρτισης: κάμψης, στρέψης και πέδησης, με σκοπό την αξιολόγηση της απόκρισής του έναντι των κρισιμότερων καταπονήσεων που αναπτύσσονται κατά τη λειτουργία του οχήματος. Η αριθμητική διερεύνηση και αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των λογισμικών υπολογιστικής μηχανικής ANSA και META της BETA CAE Systems, που αποτελεί στρατηγικό χορηγό της ομάδας από το 2008. Η κατασκευή του πλαισίου πραγματοποιήθηκε το 2021 από τους τρεις φοιτητές της ομάδας TUCer, Θεόδωρο Στεφανούλη, Κωνσταντίνο Σαχινίδη και Παναγιώτη Ψεντέλη, με τη χρήση των παραγωγικών μέσων του Διατμηματικού Εργαστηρίου Εργαλειομηχανών του Πολυτεχνείου Κρήτης.

Το πλαίσιο έχει μάζα 8 kg και στρεπτική δυσκαμψία 238 Nm/deg. Μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής και των αρχικών δοκιμών του οχήματος, το πλαίσιο ER.2021 χρησιμοποιήθηκε ως η βασική φέρουσα δομή του εξελισσόμενου οχήματος της ομάδας σε τέσσερις διαγωνισμούς Shell Eco-marathon, το 2022, 2023, 2025 και 2026, χωρίς να απαιτηθεί οποιαδήποτε δομική τροποποίηση ή ενίσχυσή του. Η πολυετής χρήση του πλαισίου ER.2021 υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας αποτέλεσε παράλληλα πρακτική επιβεβαίωση της σχεδιαστικής προσέγγισης και της δομικής του επάρκειας.

Η σχεδίαση και ανάπτυξη του πλαισίου ER.2021 αποτέλεσε τη διπλωματική εργασία του Θεόδωρου Στεφανούλη, υπό την επίβλεψη του καθηγητή Νικολάου Τσουρβελούδη. Ο Θεόδωρος Στεφανούλης διατέλεσε μέλος της ομάδας TUCer για περισσότερα από πέντε χρόνια. Η διπλωματική εργασία παρουσιάστηκε στις 8 Μαΐου 2026. Η εργασία και η παρουσίασή της είναι διαθέσιμες στους παρακάτω συνδέσμους: