Met meer dan vier decennia ervaring in het benutten van de voordelen van koolstofvezel als factor voor lichtgewicht, hoge prestaties en structurele sterkte, heeft McLaren belangrijke ontwikkelingen in de racerij en het gebruik van het materiaal in de auto-industrie gestimuleerd, waardoor het niet alleen de standaard is geworden in de Formule 1, maar ook op de weg wordt toegepast. Elke McLaren die ooit is gemaakt, is gebaseerd op een koolstofvezelmonocoque, terwijl McLaren ook de voordelen van dit lichtgewicht, sterke en duurzame materiaal maximaal benut in carrosseriestructuren en aerodynamische systemen, om maximale prestaties en opwindende rijdynamiek te ontsluiten zonder compromissen.
In het kort
- McLaren Automotive heeft een eerste toepassing ter wereld ontwikkeld van een composietproductiemethode uit de ruimtevaartindustrie die geschikt is geschaald voor de massaproductie van supercars.
- Ingezet in het McLaren Composites Technology Centre (MCTC) in Sheffield, Verenigd Koninkrijk, produceert de nieuwe Automated Rapid Tape (ART) productiemethode McLaren ART koolstofvezelstructuren die kunnen worden geoptimaliseerd om nog lichter, stijver en sterker te zijn via geavanceerde structurele optimalisatie, en worden geproduceerd met minder afvalmateriaal.
- Het vaste vlak in de actieve voorvleugel van de nieuwe McLaren W1 is een McLaren ART koolstofvezelstructuur die met deze nieuwe techniek is vervaardigd.
- Toekomstige McLaren-modellen krijgen koolstofvezel monocoques die ART-koolstofvezel integreren in hun structuren
En McLaren Automotive heeft nu de eerste toepassing ter wereld ontwikkeld van een geavanceerd en zeer gespecialiseerd fabricageproces in de automobielsector, dat zijn toekomstige modellen zal verbeteren via een grote sprong voorwaarts in koolstofvezeltechnologie die de beste eigenschappen van het materiaal vergroot, en nog veel meer.
De lucht- en ruimtevaartindustrie gebruikt ultraprecieze productiemethoden om zeer specifieke koolstofvezelstructuren te bouwen voor de nieuwste generatie straalvliegtuigen en gevechtsvliegtuigen, met name voor grote, cruciale onderdelen zoals de romp en vleugels van vliegtuigen. Dit wordt bereikt door composiettapes met robots op de structuren aan te brengen, in plaats van ze met de hand aan te brengen met vooraf geïmpregneerde materialen. En het is een snelle, ‘high rate’ versie van deze productiemethode die McLaren heeft ontwikkeld en nu heeft geïntegreerd in haar productiemogelijkheden in het McLaren Composites Technology Centre (MCTC) in Sheffield, VK.
Het heet Automated Rapid Tape (ART) en ontsluit het enorme potentieel om McLaren-auto’s verder te verbeteren met koolstofvezelstructuren die zijn geoptimaliseerd om nog lichter, stijver en sterker te zijn, geproduceerd met een nog grotere consistentie van onderdeel tot onderdeel en geproduceerd op een manier die minder afvalmateriaal genereert. De resulterende McLaren ART koolstofvezelvormen onderscheiden zich ook visueel van conventionele handgesneden, vooraf geïmpregneerde koolstofvezelonderdelen.
De Automated Rapid Tape-methode van McLaren, waarbij robotarmen worden gebruikt voor het aanbrengen van lagen composiettape, is een complete revolutie ten opzichte van de methode die in de luchtvaartindustrie wordt gebruikt. In plaats daarvan maakt de Automated Rapid Tape-methode van McLaren gebruik van een speciaal ontworpen machine met een vaste depositiekop en een snel bewegend bed dat kan roteren, wat een sneller productieproces mogelijk maakt dat geschikt is voor automobieldoeleinden en de productie van composietmaterialen met een hoge snelheid.
Grotere ontwerpvrijheid voor ingenieurs
McLaren ART maakt vezelplaatsing op maat mogelijk, waardoor nieuwe mogelijkheden ontstaan met betrekking tot belastbaarheid of stijfheid die niet mogelijk zijn met conventionele methoden. Het moedigt innovatie aan door ingenieurs te bevrijden van uniforme materiaalbeperkingen. Door de vezeloriëntatie in het composietmateriaal specifiek aan te passen, is anisotrope stijfheid mogelijk – de stijfheid kan in specifieke richtingen worden verbeterd terwijl de flexibiliteit elders kan worden behouden. Dit maakt nieuwe manieren mogelijk om hoogbelaste, complexe aerodynamische componenten te ontwerpen.
Het maakt ook een geoptimaliseerde sterkte-gewichtsverhouding mogelijk. Vezels kunnen worden geconcentreerd in gebieden die onderhevig zijn aan hoge spanning of belasting, zoals verbindingen, randen of verbindingspunten, waardoor onnodig materiaal kan worden verwijderd in gebieden met weinig spanning.
Koolstofvezelstructuren die met minder afval worden gemaakt
Omdat er bij het opbouwen van een onderdeel van McLaren ART koolstofvezel afgemeten lengtes droog composiettape worden gelegd, ontstaat er aanzienlijk minder onregelmatig gevormd snijafval dat niet kan worden hergebruikt. Tot 95% van het ruwe materiaal van de droge tape dat wordt gebruikt om een onderdeel in lagen aan te brengen, gaat in het uiteindelijke onderdeel. Het geautomatiseerde proces vermindert ook positioneringsonnauwkeurigheden en materiaalverlies als gevolg van menselijke fouten en zorgt ervoor dat de uiteindelijke lay-up binnen de ontwerptoleranties blijft, waardoor het aantal afgekeurde onderdelen tot een minimum wordt beperkt. Het geautomatiseerde element van de Automated Rapid Tape machine biedt real-time bewaking en controle, waardoor consistente procesparameters en een geoptimaliseerde onderdeelkwaliteit worden gegarandeerd.
Een stimulans voor een groter gebruik van koolstofvezel
De voordelen die de geautomatiseerde Rapid Tape-technologie kan bieden in termen van productietijd en lagere kosten, maken een groter gebruik van koolstofvezel mogelijk, op meer plaatsen in een voertuig. Als we verder kijken dan de koolstofkuip, wordt een breder gebruik van ultralichtgewicht carrosseriepanelen gemaakt van McLaren ART koolstofvezel haalbaarder en kosteneffectiever.
Dit is geen technologie voor de toekomst – het is al geïntegreerd in de productieprocessen van McLaren. In het McLaren Composites Technology Centre is een prototype van een snelle depositiemachine geïnstalleerd en deze eerste installatie van Automated Rapid Tape technologie zal later in 2025 worden opgeschaald naar een machine voor industriële toepassingen, met een grotere productiecapaciteit.
Het eerste McLaren-voertuig waarin McLaren ART koolstofvezel is verwerkt, is McLarens nieuwe Ultimate supercar en de volgende auto in de iconische ‘1’-lijn: de McLaren W1. Het vaste vlak in de actieve voorvleugel, een integraal onderdeel van het buitengewone aerodynamische pakket van de auto dat tot 1000 kg downforce kan genereren, is gemaakt van McLaren ART carbon, dat profiteert van de grotere stijfheid van onderdelen die zijn gemaakt met het Automated Rapid Tape-proces. Het vaste ART-carbonvlak is tot 10% stijver dan een vergelijkbaar voorgeïmpregneerd onderdeel, wat een aanzienlijke verbetering is gezien de aerodynamische lastdragende functie. Andere onderdelen gemaakt van ART-koolstofvezel worden overwogen voor productie-exemplaren van de W1.
De Automated Rapid Tape productiemethode en ART koolstofstructuren openen ook immense mogelijkheden voor de volgende generatie koolstofvezelarchitecturen. Er wordt al overwogen om deze technologie te integreren in de structuur van een ultralichte, ultrasterke koolstofvezel kuip – geproduceerd met minimale afvalproductie – die de volgende generatie McLaren-supercars kan ondersteunen.