F1 | Analisi tecnica: quanto contano i materiali?

Parliamo dei materiali in Formula Uno, componente chiave per il successo e da sempre nei pensieri degli ingegneri.

Telai Formula 1
Foto: Shower Talk

Fin dai primi anni si era consci del fatto che una delle chiavi del successo è essere più leggeri degli altri. La massa è una delle principali componenti delle forze in dinamica, riducendo i pesi si ottengono vantaggi in quasi tutti i settori di un circuito.

Ci sono essenzialmente due modi per ridurre i pesi, scegliendo materiali con densità minori o riducendo la quantità di materiale utilizzato.

Per quanto riguarda la quantità di materiale utilizzato, questo limite può essere ridotto.utilizzando varie tecniche di ottimizzazione della progettazione e altre tecniche di progettazione in studio in questi anni.

I materiali nella storia della Formula Uno sono sempre stati oggetto di studio, spesso inventando materiali che poi sono entrati nell’industria dei beni di consumo.

Questo è il caso della fibra di carbonio.

Fino agli anni Ottanta la scocca delle vetture da formula uno era realizzata in lega di alluminio, uno dei metalli più leggeri ma con resistenze limitate (almeno per l’epoca).

Negli anni Ottanta è stato inventato un materiale composito a matrice polimerica contenente fibre di carbonio (CFRP, carbon-fiber reinforced plastics).

La composizione di questi due materiali offre una combinazione vantaggiosa di densità, alta resistenza ed elevata rigidezza.

Materiali in formula uno
Credit: f1ingenerale.com

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In figura sono riportate due caratteristiche dei cinque materiali più utilizzati.

In base all’uso vengono scelti i materiali seguendo vari criteri quali la densità, la resistenza, la rigidezza, la lavorabilità e altre caratteristiche intrinseche al materiale stesso.

Sull’asse delle ordinate (Y) si trova la resistenza a snervamento, ovvero quando il materiale subisce deformazioni permanenti (Per il composito fibra di carbonio coincide con lo sforzo di rottura essendo un materiale fragile).

Sull’asse delle ascisse (X) invece è riportata la densità, che può essere usata per confrontare il peso dei materiali.

Questi dati mettono in evidenzia le caratteristiche della fibra di carbonio in confronto alle leghe metalliche. C’è da sottolineare che questi dati esprimono le caratteristiche medie solo in condizioni ideali di temperatura ed utilizzo.

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Fabrizio Marini

Studente d'ingegneria meccanica presso l'università di Bergamo. Il primo ricordo della Formula Uno risale alla stagione 1999. Un Eddie Irvine che prova a vincere il titolo, avevo 8 anni. Da li in poi ho trascorso un sacco di domeniche sul divano a guardare le gare, combattendo la sonnolenza post brasato con polenta. Sono cresciuto tifando nell'ordine Alonso, Raikkonen, Button (fenomeno sul bagnato), Alonso, Alonso (Ferrari),... , Alonso (McLaren) e Ferrari dei giorni d'oggi.