McLaren, Bcomp gebruiken natuurlijke composietvezels in F1-racestoel

Volgens het in het VK gevestigde McLaren is een recente baanbrekende doorbraak die de autosport en daarbuiten mogelijk verder kan transformeren, een racestoel van natuurlijke vezels, die wordt beschouwd als het allereerste Formule 1-auto-onderdeel (F1) dat is gemaakt van hernieuwbare textielvezels.

In samenwerking met duurzame lichtgewichtfabrikant Bcomp (Fribourg, Zwitserland), zou het nieuwe racestoeltje dat wordt gemaakt voor Carlos Sainz en Lando Norris de mechanische eigenschappen van vlasvezels optimaliseren door middel van een stofarchitectuur, waardoor een stoel wordt ontwikkeld met de vereiste sterkte en stijfheid, maar met een 75% lagere CO₂ voetafdruk in vergelijking met zijn tegenhanger van koolstofvezel. Vergelijkbaar met de introductie van de eerste auto met een monocoque chassis van koolstofvezel — de McLaren MP4/1 Formule 1-racewagen (F1) in 1981, waarvan wordt gezegd dat deze tot op de dag van vandaag het ontwerp van racewagens sterk heeft beïnvloed - de vlasvezels zijn aanzienlijk goedkoper, verminderen trillingen, verhogen de veiligheid en zijn een duurzamer alternatief.

"Het gebruik van natuurlijke vezelcomposieten is het nieuwste voorbeeld van baanbrekende innovatie op het gebied van composietmaterialen bij McLaren", legt McLaren F1-teambaas Andreas Seidl uit. "Deze oplossing levert niet alleen gelijkwaardige prestaties als koolstofvezel, het is een nieuwe stap voorwaarts in ons evoluerende duurzaamheidsprogramma, terwijl het onze toewijding onderstreept om de F1 te helpen zijn ambitieuze duurzaamheidsstrategie om te zetten in daden."

"De F1 is al tientallen jaren een innovatielab voor technologie die niet alleen de autosport heeft getransformeerd, maar ook de auto-industrie en daarbuiten", voegt technisch directeur James Key van McLaren F1 toe. "De sport moet doorgaan met het ontwikkelen van steeds milieuvriendelijkere opties, en onze ontwikkeling en toepassing van natuurlijke vezelcomposieten is een voorbeeld van hoe we deze reis versnellen, evenals de voortdurende evolutie naar schonere mobiliteit."

Voornamelijk gebruikt bij de productie van linnen, merkt McLaren op dat vlas een ongelooflijk veelzijdige plant is. Verder is vlas een CO₂ -neutrale grondstof en zijn vezels zijn biologisch afbreekbaar. Aan het einde van de levensduur van de stoel kan deze bijvoorbeeld worden vermalen tot een nieuw basismateriaal of thermisch worden gerecycled zonder restafval, in plaats van op de vuilnisbelt te belanden.

Geïnspireerd door de dunne aderen op de achterkant van bladeren, zou de gepatenteerde powerRibs-technologie van Bcomp een 3D-rasterstructuur aan één kant van de stoel bieden, die vervolgens wordt gebruikt om Bcomp's gesponnen en geweven vlasvezelversterkingsstof, ampliTex, te versterken. Gemaakt door vlasvezels te draaien om een ​​dik garen te vormen, zouden de powerRibs fungeren als een ruggengraat van het ampliTex-vlasweefsel dat eraan is gebonden.

Volgens het McLaren F1-team is het originele ontwerp van de koolstofvezel stoel reverse-engineered door Bcomp en is het nieuwe ontwerp geoptimaliseerd en vervaardigd door McLaren. De stoel werd vervolgens probleemloos getest tijdens de pre-season tests.

"Duurzaamheid en decarbonisatie is een wereldwijd probleem, en het is fantastisch om te zien dat de autosport koolstofalternatieven omarmt, wat de weg vrijmaakt voor wijdverbreide acceptatie binnen grootschalige mobiliteitstoepassingen", zegt Bcomp CEO en mede-oprichter Christian Fischer, in navolging van het sentiment van het McLaren-team. “McLaren is altijd een pionier geweest binnen de sport, zowel op het gebied van composieten als op het gebied van duurzaamheid. Het voelt als de perfecte match en een grote eer om met zo’n prestigieus merk samen te werken.”

Dus waarom begon McLaren met het omzetten van natuurlijke vezels in een lichtgewicht en duurzaam racestoeltje, in tegenstelling tot andere delen van de auto?

Volgens het team zagen ze een duidelijke kans om de technologie op dit gebied van de auto te gebruiken op basis van de huidige technische reglementen van de F1. Sinds 2019 is volgens het McLaren-team een ​​minimaal coureursgewicht van 80 kilogram verplicht. Bovendien, als een chauffeur minder weegt, moet ballast worden gebruikt om hem op het minimumgewicht te brengen. Maar in plaats van toe te staan ​​dat deze ballast in andere delen van de auto wordt geplaatst, wat de gewichtsverdeling zou kunnen verbeteren, moet deze zich in de directe omgeving van de bestuurdersstoel bevinden.

"Met de introductie van de nieuwe regelgeving in 2019 maakt de stoel nu deel uit van het gewichtsbudget van de bestuurder, dus het is als gevolg daarvan overontwikkeld", legt Steve Foster, hoofdcomposietingenieur van McLaren F1 uit. “En met Carlos en Lando die respectievelijk 72 en 68 kilogram wegen, is er voldoende ruimte om dat te doen. Het betekende dat er, indien nodig, marge was om aanvullend biocomposietmateriaal te gebruiken om voldoende sterkte en stijfheid in dit veiligheidskritieke onderdeel te garanderen.”

Deze voldoende sterkte en stijfheid, voegt McLaren toe, is te danken aan de buisvormige structuur van vlasvezels, waarvan wordt gezegd dat ze een lage dichtheid en hoge stijfheid bieden, wat de mogelijkheid biedt om het gewicht te verminderen en tegelijkertijd de trillingsdemping te verbeteren, evenals de weerstand tegen breuk, torsie en compressie. Het team voegt eraan toe dat vlasvezels aanzienlijk lichter zijn en 9% lichter zijn dan elk gelijkwaardig koolstofmateriaal.

"En als we zeggen 'aanzienlijk beter', bedoelen we vijf keer beter dankzij Bcomp's ampliTex-vlasstof en powerRibs-technologie", zegt het team. Een grotere trillingsabsorptie en slagvastheid maken het materiaal van natuurlijke vezels zeer geschikt voor gebruik in de bestuurdersstoel. Het verbetert het comfort en vermindert trillingen in de cockpit, wat een vermoeiend effect kan hebben op coureurs, vooral over een raceafstand en vooral op circuits met agressieve kerbs.

De veiligheidsverbetering van de vlasvezel maakt het verder een verbetering in de ogen van McLaren. Er wordt gezegd dat wanneer het breekt, in tegenstelling tot koolstofvezel, het niet vatbaar is voor brosse breuken en versplintering. "Het composiet van ampliTex en powerRibs is niet zo kwetsbaar en hoewel het nog steeds breekt, blijft het zachtere vuil aan de hoofdstructuur vastzitten met behulp van de powerRibs, die de energie helpen afvoeren", legt Fischer uit. Het ductiele breukgedrag zou ook veelbelovend zijn in andere aspecten van F1-raceauto's, inclusief de eindplaten van de voorvleugel en de vloer, omdat het puin en het risico op lekke banden tijdens botsingen op het circuit zou kunnen verminderen.

Verder zullen veel F1-teams, met een budgetplafond dat tegen 2021 zal worden ingevoerd, de kosten moeten verlagen en tegelijkertijd de prestaties moeten behouden en verbeteren. Teams zullen nog slimmer moeten werken, zegt het McLaren-team, en met de oplossingen van Bcomp die de grondstofkosten tot 30% verlagen in vergelijking met traditionele koolstofvezel, kunnen de aanzienlijke kostenbesparingen budget vrijmaken om andere manieren te onderzoeken om de autoprestaties te verbeteren .

"Waar we een aanzienlijk potentieel zien, is in de niet-kritieke, semi-structurele delen van de auto, zoals de bestuurdersstoel, maar ook buiten de auto", zegt Fischer. En het is het laatste, onthult Foster, waar de directe mogelijkheden voor verdere toepassing van natuurlijke vezelcomposieten echt liggen:"Bij intelligent gebruik verminderen de vlasvezels het gewicht en de kosten, terwijl ze de prestaties behouden en in sommige gevallen zelfs verbeteren. Er is een scala aan mogelijke toepassingen buiten de auto zelf, waaronder kuiluitrusting, vrachtwagenpanelen, verpakkingskisten, timingstandaards en vormgereedschappen. "

Met zoveel potentiële toepassingen, zegt het McLaren-team, is de racestoel van natuurvezelcomposiet nog maar het begin. "Deze stoel is de eerste stap in de succesvolle toepassing van natuurlijke vezelcomposieten in de F1", besluit Seidl. “Door samen te werken met Bcomp kunnen we andere componenten identificeren die we kunnen vervangen door een duurzaam alternatief met een gelijkwaardig gewicht en dezelfde prestaties. Er is geen wondermiddel in de race om klimaatneutraal te zijn. In plaats daarvan moeten we elk element van onze auto's en onze activiteiten voortdurend evalueren om vast te stellen op welke manieren we de prestaties kunnen verbeteren, de efficiëntie kunnen verhogen en de impact op het milieu kunnen verminderen."