Con oltre quarant’anni di esperienza nell’utilizzo della fibra di carbonio per ottenere leggerezza, alte prestazioni e resistenza strutturale, McLaren ha guidato sviluppi chiave nell’utilizzo di questo materiale nel mondo delle corse e nell’industria automobilistica, rendendolo non solo lo standard in Formula 1, ma anche su vetture stradali. Ogni singola McLaren realizzata è basata su una monoscocca in fibra di carbonio, mentre McLaren massimizza anche i vantaggi di questo materiale leggero, resistente e durevole nelle strutture della carrozzeria e nei sistemi aerodinamici, per offrire le massime prestazioni e dinamiche di guida emozionanti senza compromessi.
In breve
- McLaren Automotive ha sviluppato un procedimento innovativo, unico al mondo, per la produzione di compositi aerospaziali, adattati alla produzione di supercar in serie
- Implementato presso il McLaren Composites Technology Centre (MCTC) a Sheffield, nel Regno Unito, il nuovo metodo di produzione Automated Rapid Tape (ART) produce strutture in fibra di carbonio McLaren ART che possono essere ottimizzate per essere ancora più leggere, più rigide e più robuste attraverso l’ottimizzazione strutturale avanzata, e sono prodotte con minore materiale di scarto
- Il piano fisso all’interno dell’assemblaggio dell’ala anteriore attiva della nuova McLaren W1 è una struttura fibra di carbonio McLaren ART, realizzata con questa nuova tecnica
- I futuri modelli McLaren saranno caratterizzati da monoscocche in fibra di carbonio che integrano la fibra di carbonio ART nelle loro strutture
McLaren Automotive ha ora sviluppato procedure innovative altamente specializzate nel settore automobilistico, che contribuiranno a migliorare i suoi modelli futuri attraverso un importante passo avanti nella tecnologia della fibra di carbonio, che ne esalta le migliori caratteristiche e molto altro.
L’industria aerospaziale utilizza metodi di produzione ultra-precisi per costruire strutture in fibra di carbonio altamente personalizzate per la nuova generazione di aerei di linea e aerei da combattimento, in particolare per parti di grandi dimensioni e cruciali come la fusoliera e le ali degli aerei. Questo risultato si ottiene attraverso il deposito robotico di nastri compositi su strutture a strati, invece della tradizionale posa a mano con materiali pre-impregnati. E la McLaren ha adottato una versione rapida e ad alta velocità di questo metodo di produzione, sviluppato e ora integrato nelle sue capacità produttive presso il McLaren Composites Technology Centre (MCTC) a Sheffield, nel Regno Unito.
Chiamato ART (Automated Rapid Tape), sblocca l’enorme potenziale per migliorare ulteriormente le auto da strada McLaren con strutture in fibra di carbonio ottimizzate per essere ancora più leggere, più rigide e più robuste, prodotte con una maggiore coerenza da parte a parte e in un modo che genera meno materiali di scarto. Le forme fibra di carbonio McLaren ART risultanti sono anche visivamente distinte dai componenti convenzionali in fibra di carbonio preimpregnati tagliati a mano.
La McLaren ha rivoluzionato completamente il metodo utilizzato dell’industria aerospaziale, che utilizza bracci robotici per stratificare nastri compositi. Il suo metodo, “Automated Rapid Tape”, utilizza invece una macchina appositamente progettata con una testa di adagiamento fissa e un piano di movimento rapido e rotante, che consente un processo di produzione più veloce e adatto all’industria automobilistica.
Maggiore libertà di progettazione per gli ingegneri
ART consente il posizionamento su misura delle fibre, creando nuove possibilità relative ai requisiti di carico o rigidità che oggi non sono attuabili con i metodi convenzionali. Questo incoraggia inoltra la creatività e l’innovazione liberando gli ingegneri dai vincoli dei materiali uniformi. La regolazione specifica dell’orientamento delle fibre all’interno del materiale composito consente una rigidità anisotropa: la rigidità può essere migliorata in direzioni specifiche mentre la flessibilità può essere mantenuta altrove. Ciò sblocca nuovi modi per progettare componenti aerodinamici complessi e altamente caricati.
Consente inoltre di ottimizzare il rapporto resistenza/peso. Le fibre possono essere concentrate in aree soggette a forti sollecitazioni o carichi, come giunti, bordi o punti di connessione, consentendo a loro volta la rimozione di materiale non necessario in aree a basso stress.
Strutture in fibra di carbonio create con meno scarto
Quando si costruisce un componente utilizzando ART, le lunghezze misurate di nastro composito asciutto vengono posate, riducendo significativamente la generazione di ritagli di forma irregolare che non possono essere riutilizzati. Fino al 90% del materiale grezzo utilizzato per la stratificazione di un componente viene utilizzato nella parte finale. Il processo automatizzato riduce anche le imprecisioni di taglio e la perdita di materiale causate da errori umani, garantendo che il layup finale rientri nelle tolleranze di progettazione, riducendo al minimo le parti scartate. L’elemento automatizzato della macchina ART offre un monitoraggio e un controllo in tempo reale, garantendo parametri di processo coerenti e fluidi.
Un elemento che consente un maggiore utilizzo della fibra di carbonio
La tecnologia Automated Rapid Tape offre vantaggi in termini di tempo di produzione e costi ridotti, consentendo un maggiore utilizzo della fibra di carbonio in più aree di un veicolo. Guardando oltre la vasca in carbonio, l’utilizzo di pannelli ultraleggeri in carbonio ART diventa sempre più praticabile e conveniente.
Questa tecnologia non è solo un’idea futuristica, ma è già parte integrante dei processi di produzione della McLaren. Un prototipo di macchina per la collocamento ad alta velocità è stato installato presso il McLaren Composites Technology Centre, e questa prima installazione della tecnologia Automated Rapid Tape sarà aggiornata per una macchina di produzione specifica entro il 2025, con una maggiore capacità di produzione.
Il primo veicolo McLaren a implementare la fibra di carbonio McLaren ART prodotto tramite il “Automated Rapid Tape” è la nuova supercar Ultimate di McLaren e la prossima vettura nell’iconica serie ‘1’; la McLaren W1. Il piano fisso all’interno del gruppo alettone anteriore attivo, parte integrante dello straordinario pacchetto aerodinamico dell’auto in grado di generare fino a 1.000 kg di carico aerodinamico, è realizzato in fibra di carbonio ART, beneficiando della maggiore rigidità delle parti realizzate con utilizzo del processo “Automated Rapid Tape”. Il piano fisso in fibra di carbonio ART è fino al 10% più rigido di una parte pre-impregnata comparabile, riflettendo un miglioramento significativo considerando la sua funzione di carico aerodinamico. Ulteriori componenti realizzati in fibra di carbonio ART sono in fase di studio per campioni di produzione della W1.
Le strutture in fibra di carbonio ART e “Automated Rapid Tape” sbloccano anche immense possibilità per la prossima generazione di architetture in fibra di carbonio. L’integrazione di questa tecnologia nella struttura di una vasca in fibra di carbonio ultraleggera e ultrarigida – prodotta con una produzione minima di materiale di scarto – che può sostenere la prossima generazione di supercar McLaren è già in fase di studio.