Riassunto analitico
Analizzando il panorama del karting ricreativo, il quadro è chiaro: il karting per il tempo libero è diffuso in tutto il mondo e la sua popolarità è in aumento, essendo considerato un’attività per famiglie, per il tempo libero o per eventi aziendali. Una delle ragioni principali di questa popolarità può essere attribuita alla possibilità di praticarlo facilmente senza l’obbligo di possedere un kart personale. Si prevede che il mercato dei kart raggiungerà i 154 milioni di dollari entro il 2030. Anche per gli operatori dei circuiti per il tempo libero il settore è in espansione, poiché nuove infrastrutture saranno costruite in tutto il mondo. La classe media sarà il nuovo target per le offerte ricreative. Esistono varie categorie ed eventi a livello mondiale; gli eventi internazionali più prestigiosi possono arrivare a costare fino a 10.000 euro per gara ma sono considerati un trampolino di lancio per una carriera nel motorsport. I kart sono suddivisi in quattro classi: tre classi da competizione e una classe ricreativa, e il telaio è solitamente di due tipi. La tesi segue lo sviluppo di un kart a pedali ibrido, unendo la necessità di soluzioni più ecologiche e innovative nel mondo del motorsport, in questo caso un kart elettrico, con la possibilità di creare un nuovo tipo di veicolo destinato a bambini di età compresa tra 6 e 12 anni a un costo di acquisto limitato. Lo sviluppo del prodotto applica un approccio sistematico, a partire dal Quality Function Deployment. L'opinione del cliente, una volta raccolta, viene analizzata e trasformata in requisiti tecnici obiettivi attraverso l’uso di matrici di interrelazione e con l’aiuto del benchmarking dei concorrenti. Dopo questa fase preliminare ma essenziale, ha avuto inizio la fase concettuale. Questa fase ha coinvolto un’ampia ricerca interna ed esterna per perfezionare le idee nel rispetto dei vincoli di progetto che hanno iniziato a definirsi attorno al prodotto. Sono stati realizzati schizzi e bozze per valutare le prime scelte di design, con un forte focus sulla definizione della disposizione del gruppo propulsore, che rappresenta l’elemento centrale attorno al quale ruotano il telaio, l’ergonomia e alcuni aspetti del design esterno. Le matrici di selezione sono state utilizzate qui per guidare le scelte sia dal punto di vista tecnico che economico. La fase principale del progetto è stata la fase di "Embodiment Design", che è durata circa tre mesi. Questa fase, oltre ai principi come chiarezza, semplicità e sicurezza, ha seguito le linee guida del "Design for X" per rispettare i requisiti e i vincoli. In questa fase sono stati condotti studi spaziali, sui materiali e sull’ergonomia per soddisfare i requisiti del cliente definiti nel Quality Function Deployment. Per quanto riguarda l’ergonomia, per massimizzare la potenza meccanica e ridurre al minimo l’affaticamento durante la pedalata, la posizione del sedile è orientata per permettere una linea immaginaria inclinata di 5° che collega il centro dei pedali con la posizione dell’anca del guidatore. Sono stati condotti anche studi e suggerimenti sulla dinamica del veicolo per migliorare l’esperienza di guida del kart. È stato effettuato un confronto diretto con le dimensioni dei concorrenti per posizionare correttamente il prodotto sul mercato. Il design parametrico, utilizzando principalmente software 3D e 2D, è stato impiegato per sviluppare iterativamente il modello virtuale del veicolo. Per guidare il processo iterativo, sono stati integrati prodotti commerciali già pronti e sono state condotte analisi FEA semplificate su alcuni aspetti critici. Infine, si è svolta la fase di dettaglio, durante la quale il prodotto definitivo è stato presentato in un incontro aziendale. Tra i dettagli sono stati inclusi supporti personalizzati, disegni 2D, esempi di cover in plastica e l’organizzazione della documentazione finale per la successiva fase di prototipazione.
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Abstract
By analyzing the recreational karting landscape, the picture is clear: leisure karting is spread worldwide, and its popularity is increasing, being considered a family, leisure, or corporate activity. One of the main reasons for this popularity could be attributed to the possibility of easily practicing without the constraint of owning your own kart. The kart market is projected to reach 154 million dollars by 2030. The business is expanding also for leisure circuit operators as new infrastructures are going to be built around the world. The middle class is going to be the new target for recreational threats. Multiple categories and events are present worldwide; the most elite international events can reach up to 10,000 euros per race but are considered a springboard for a career in motorsport.
Karts are divided into four classes: three racing classes and one recreational class, and the chassis is usually of two types—racing or with peripheral protection. The thesis follows the product development of a hybrid pedal kart, joining the necessity for greener and newer solutions in the motorsport world, in this case an electric kart, with the possibility of creating a new type of vehicle aimed at children between the ages of 6 and 12 at a limited purchase cost. The product development applies a systematic approach, starting from the quality function deployment. The voice of the customer, after being collected, is analyzed and transformed into technical objective requirements through the use of interrelation matrices and with the help of competitor benchmarking.
Following this preliminary but essential phase, the conceptual phase began. This phase involved extensive internal and external research to refine ideas that respect the project constraints that have started to build up around the product. Sketches and drafts were created to evaluate early design choices, with a strong focus on defining the powertrain layout, which is the core element around which the frame, ergonomics, and some aspects of the exterior design revolve. Selection matrices were used here to guide choices from both the technical and economic sides.
The main phase of the project was the embodiment design, which lasted approximately three months. This phase, in addition to principles such as clarity, simplicity, and safety, followed the "Design for X" guidelines to meet requirements and constraints. In this phase, spatial, material, and ergonomics studies were conducted in order to meet the customer requirements defined in the quality function deployment. Regarding ergonomics, to maximize the mechanical power output and minimize fatigue while pedaling, the position of the seat is positioned to enable an imaginary 5° inclined line that connects the center of the pedals with the hip position of the driver. Vehicle dynamics studies and suggestions have also been conducted to amplify the driving experience of the kart. A direct comparison with the competitors' dimensions has been performed to correctly place the product in the market. Parametric design, using both 2D and mainly 3D software, was employed to iteratively develop the vehicle’s virtual model. To guide the iterative process, real off-the-shelf products have been integrated, and simplified FEA analysis has been conducted on some critical aspects.
Finally, the detailing phase took place, during which the definitive product was presented during a company presentation. The final details included custom supports, 2D drawings, exterior cover samples, and the organization of the final documentation for the next prototyping step.
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