O design do sistema de arrefecimento a água para o FST 10e teve como foco diminuir o peso e aumentar o desempenho do arrefecimento, dado que o nosso último protótipo tinha problemas relacionados com o sobreaquecimento. Este desafio exigiu uma mudança significativa do conceito do circuito de arrefecimento na sua fase de design, começando com a escolha de um sistema fechado com remoção de respiradouros, reservatórios e, portanto, da catch can. A remoção do reservatório poupa muito peso e reduz a queda de pressão no circuito, o que significa que podemos poupar energia e aumentar o nosso desempenho global.
Para poder encher um circuito fechado, é necessário um reservatório externo. Inicialmente, este seria posicionado entre o radiador e a bomba, usando um conector de acoplamento de desconexão rápida, que sela o circuito quando o conector é aberto. No entanto, durante a montagem do circuito, o comprimento do conector e dos acessórios, combinado com um tubo facilmente dobrável, não permitia esse posicionamento, levando assim a equipa a optar pela sua colocação antes do radiador. Isto acabou por se revelar uma boa solução, potencialmente melhor do que a original, uma vez que o reservatório é ligado a uma altura superior, permitindo que o ar seja removido mais facilmente. A única desvantagem é que algum ar poderia ficar retido entre o reservatório e a bomba. Contudo, a tampa do radiador permitiu a remoção desse ar, resolvendo o problema.
Relativamente à tubagem do sistema, trocamos o tubo de borracha, tal como foi implementado no nosso último protótipo, por um de silicone. É mais leve, mais fino e com melhores propriedades térmicas. Mas quando se começou a sua montagem, o raio de curvatura do tubo era consideravelmente grande, o que significava que não era capaz de ser dobrado em curvas apertadas como o tubo de borracha. Assim, a sua montagem teve de ser feita de forma inteligente, a fim de minimizar o raio de curvatura.
Os radiadores do FST 10e foram um enorme passo em frente para a equipa, que contou com o apoio da João de Deus para o fabrico dos nossos radiadores únicos e feitos à medida! Estes são feitos de alumínio, proporcionando-lhes propriedades térmicas muito boas e uma adicional economia de peso. Contudo, as alhetas dos radiadores estavam demasiado expostas a detritos que podem ser encontrados em pista e colidir com os mesmos quando o carro estivesse em movimento, levando a um potencial dano destes componentes. A solução encontrada pela equipa foi utilizar uma grelha para os proteger quando o desempenho máximo não é necessário. A posição do radiador foi também mudada para a parte de trás do carro para melhor aerodinâmica, mantendo um bom fluxo de ar através dele, e com a adição de ventiladores. A conduta que guia o ar desde a saída do radiador até ao ventilador foi impressa em 3D devido à sua geometria complexa.
A fabricação das camisas de arrefecimento dos motores teve os seus altos e baixos. O nosso plano inicial era concretizar a solução previamente concebida, baseada no aumento da transferência de calor entre o ar circundante e as camisas de arrefecimento dos motores. O nosso plano incluía o recurso a multi-jet fusion para o fabrico destas peças, para o que uma geometria complicada não constituiria um problema. Isto teve de ser abandonado devido à falta de financiamento para este processo específico de impressão 3D, passando a tentar fabricar as camisas de arrefecimento dos motores utilizando Luvocom PAHT. Continuámos a procurar a impressão 3D para fabricar estes componentes porque o nosso objectivo era tornar o nosso carro mais leve e consequentemente mais rápido, sem perder fiabilidade.
Esta abordagem também não trouxe melhores resultados, pois enfrentámos fugas, potencial falta de integridade estrutural e resultados inesperados relativamente à expansão térmica do material. No entanto, compreender os pontos fracos e fortes das camisas de arrefecimento dos motores impressas em 3D permitiu-nos compreender melhor como alcançar uma solução óptima.
Voltámo-nos para o alumínio e maquinação CNC na tentativa seguinte, uma vez que procurávamos evitar mais atrasos. O primeiro passo foi adaptar a geometria da camisas de arrefecimento dos motores a algo que pudesse ser alcançado através da maquinação CNC. A utilização do alumínio resolveu tanto o problema da integridade estrutural como o das fugas, mas foi a montagem destas camisas de arrefecimento dos motores que apresentou o verdadeiro desafio, uma vez que as tolerâncias apertadas e o elevado módulo de Young do material se revelaram problemáticos. Por fim, as variações de temperatura acompanhadas de expansões e contracções térmicas resolveram o nosso problema. À medida que as camisas de arrefecimento dos motores se expandiam e a camisa do motor em alumínio se contraía, fomos capazes de instalar a nossa solução.
