Progettare per l’estetica
1.1. Il City Bumper: quadriciclo innovativo
1.1.1 Il progetto concettuale
Il “City Bumper” è un veicolo che trae origine dall’idea di utilizzare una carrozzeria fortemente deformabile su di una meccanica piuttosto semplice, binomio che consente di elevare gli standard di sicurezza personale pur riducendo i costi di acquisto e manutenzione [2].
L’obiettivo è quello di realizzare una nuova tipologia di mezzi di trasporto che si proponga come valida alternativa sia agli attuali scooter, superandone i principali limiti, quali la scarsa sicurezza passiva, la bassa capacità di carico o la poca praticità in caso di mal tempo, sia agli autoveicoli di piccola cilindrata (le cosiddette citycar).
Vediamo dunque le principali tappe nella definizione di un prodotto di questo genere.
Figura 10.
Primi
disegni del
Citybumper
Il primo passo consiste nel definire le richieste di mercato (quali i prodotti già disponibili, le tecnologie applicate, le tendenze e gli sviluppi prevedibili), attraverso una accurata analisi dello stesso, alla ricerca delle esigenze non ancora soddisfatte dalla produzione attuale.
In seconda battuta, si passa ad uno studio di fattibilità (i.e. capacità del progettista di ideare soluzioni idonee a soddisfare tutte le richieste del cliente attraverso prodotti ingegneristicamente autoconsistenti), valutata considerando anche i vincoli legislativi a cui il nuovo prodotto deve sottostare (vedi i regolamenti relativi al codice della strada ed alla norme necessarie all’omologazione europea). In tal modo, la sua configurazione risulta quindi essere quella di quadriciclo leggero dotato di motore elettrico alimentato da batterie.
L’ultima fase consistite poi nella progettazione di massima di tutti i componenti essenziali del quadriciclo (telaio, sistema sospensivo, motore, batterie, differenziale, sistema frenante e carrozzeria) sfruttando le soluzioni più semplici ed economiche disponibili.
Per rendere rapido ed agevole il processo di progettazione sono stati impiegati sia programmi di CAD tridimensionale sia software di analisi strutturale.
Analizziamo ora nel dettaglio le fasi di progettazione concettuale attraverso: ¾ gli obiettivi del progetto
OBIETTIVI ESIGENZE VINCOLI
SPECIFICHE
¾ i vincoli legislativi
a) Obiettivi
L’obiettivo principale è quello di realizzare un veicolo con elevata sicurezza passiva, a basso costo e basso impatto ambientale, adatto quindi a circolare in ambito urbano anche in periodi di blocco del traffico.
Il mezzo dovrà avere le seguenti caratteristiche:
• sfruttare il brevetto “AUTOVEICOLO PROTETTO DA UN ANELLO DEFORMABILE” (Prof. Bacchi) ;
• utilizzare una propulsione di tipo elettrica (o in casi particolari anche diesel);
• impiegare componenti commerciali diffusi in campo motociclistico ed automobilistico; • minimizzare i componenti utilizzati;
• possedere un design accattivante. b) Esigenze
L'introduzione del veicolo elettrico ha finora incontrato molte difficoltà, non tanto a causa dei vincoli tecnici (con le tecnologie attuali oggi si è in grado di produrre infatti veicoli a trazione elettrica dal funzionamento affidabile) ma per il prezzo elevato dei veicoli stessi, dovuto alla scarsa domanda del mercato che, al momento, non giustifica una produzione su larga scala. Attualmente circolano complessivamente 20.000 mezzi elettrici, in gran parte di proprietà di amministrazioni od operatori di tipo pubblico, che costituiscono solo il mercato di lancio di tali veicoli, ovviamente non sufficiente ad abbattere i costi di produzione. È evidente che se si riuscisse a rendere più appetibile il veicolo elettrico anche ai privati, ne potrebbero derivare volumi di mercato più elevati, sfruttando anche il fatto che mezzi del genere hanno la possibilità di accedere ai centri storici ZTL e che comunque 1/3 delle famiglie italiane possiedono già almeno 2 o più vetture.
Figura 11. Il Citybumper in versione non definitiva
c) Vincoli
Il mezzo dovrà sottostare alla normativa riguardante l’omologazione dei quadricicli secondo la direttiva comunitaria 92/61
In particolare si afferma che i quadricicli leggeri elettrici dovranno avere un peso a vuoto inferiore a 350 kg, la velocità massima entro i 45 km/h, potenza entro i 4 kW.
Tab. 1 Le caratteristiche salienti per i quadricicli leggeri
Con il Nuovo Codice della Strada, in vigore dal 1 gennaio 2003, per condurre quadricicli leggeri sarà necessario un permesso di guida, ottenuto superando la parte relativa alle norme di circolazione dei quiz
Lunghezza [mm] Larghezza [mm] Altezza [mm] Massa massima a vuoto [kg] Carico utile [kg] Velocità ma
x
[km/h] N° passeggeri Cinture sicurezza Pneumatic
i
Frenatura Sporgenze esterne
4000 2000 2500 350 200 45 0/1 a 2 o 3 punti
Codici di velocità e di carico comp
atib ili con i dati di progetto Superamento prove previs te Rmin > 2 mm
per patente B, e sarà legalizzato il trasporto di un passeggero con il solo patentino, ma solo per guidatori almeno diciottenni. L’evoluzione della normativa è quindi in corso, inoltre non sembra occuparsi di due aspetti fondamentali per lo sviluppo dei quadricicli, quali il libero accesso alle zone a traffico limitato dei grandi centri urbani e le prove di crash che resteranno a discrezione del costruttore, visto che nessuna legge le impone ancora.
1.1.1.2 Le specifiche generali
Dall’analisi del mercato dei quadricicli, si è rilevato come questi mezzi siano particolarmente costosi se rapportati alle loro prestazioni. In conformità a ciò, considerando il cliente tipo di questi prodotti ed il loro utilizzo, che avviene prevalentemente in ambito urbano, si crea l’opportunità di sviluppare un mezzo con bassi costi d’acquisto, di gestione e con basso impatto ambientale. Per raggiungere simili obiettivi, il mezzo dovrà essere il più semplice possibile, senza quegli accessori che rendono il quadriciclo simile ad un’auto, senza tuttavia renderlo tale. Diventa così naturale sfruttare le potenzialità della propulsione elettrica che garantisce un impatto ambientale eco-compatibile, un costo di gestione molto basso, incentivi fiscali ed assicurativi. L’utilizzo della propulsione elettrica consente anche di minimizzare i particolari meccanici presenti, infatti, tale sistema non necessita di cambio, frizione, ecc… che sono sostituiti dal controllo elettronico.
Proprio per la tipologia d’utilizzo dei quadricicli, che avviene principalmente in zone urbane e quindi in un ambiente in cui il traffico è elevato, le velocità di percorrenza sono modeste e la possibilità di piccoli urti è frequente. È nata l’idea, poi brevettata, di utilizzare una carrozzeria deformabile (si veda il brevetto “carrozzeria ad anello deformabile” del prof. Bacchi). Tale carrozzeria assorbirebbe gli urti in maniera da minimizzare le accelerazioni degli occupanti dei veicoli e quindi gli effetti fisici su di loro e contemporaneamente renderebbe il veicolo esente dalla necessità di ripristinare l’integrità del mezzo; le riparazioni necessarie dovrebbero essere così le minori possibili e poco costose, ottenendo un contenimento delle spese assicurative a carico del proprietario. Tale sistema di carrozzeria/protezione dovrebbe tendere a minimizzare il costo complessivo dell’auto e quindi l’appetibilità sul mercato.
Questa tipologia di carrozzeria è concepita prestando particolare attenzione all’aspetto estetico dove specifiche soluzioni trasformano l’idea dell’anello deformabile in occasione di design creativo.
Elenchiamo qui di seguito i vari motivi che potrebbero spingere un eventuale utente ad acquistare il City Bumper:
• non necessita di patente di guida, ma solo di patentino;
• esenzione del pagamento del bollo per 5 anni e riduzione del 75% per gli anni successivi; • a tutti i veicoli elettrici viene applicato uno sconto del 50% sul premio assicurativo RC; • è permesso il transito in zone pedonali e ZTL;
• bassissimi costi di gestione; • non inquina;
• inquinamento acustico nullo.
1.1.1.3 Le specifiche costruttive
Il progetto del quadriciclo in questione è un adattamento di soluzioni progettuali già note; la sua struttura funzionale è conosciuta integralmente e possiamo quindi scomporla nelle varie sottofunzioni che costituiscono il veicolo. Per rendere più semplice l’analisi delle possibili configurazioni del quadriciclo il sistema complessivo è stato suddiviso in tre macro-sottofunzioni: ARCHITETTURA DEL MEZZO, TELAIO e CARROZZERIA; naturalmente queste macro-strutture sono suddivise in elementi più semplici le cui combinazioni creeranno le varianti concettuali conseguibili. Bisogna osservare che i risultati ottenuti dallo studio di queste tre macro-sottofunzioni non sono perfettamente indipendenti tra loro, ma esistono vincoli di natura tecnica od economica che li legano.
Fig.12 Scomposizione funzionale del City Bumper
Per ottenere i principi di soluzione delle varie sottofunzioni possono essere utilizzati diversi strumenti: • ricerca in letteratura
• analisi di sistemi naturali
• analogie
E’ stato fatto ampio uso dell’analisi di sistemi tecnici esistenti, perché comporta un utilizzo di componenti commerciali già ampiamente studiati e commercializzati, nonché un relativo basso costo di acquisto. Le caratteristiche riassuntive del quadriciclo ottenute dall’analisi del sistema complessivo sono: