McLaren en Bcomp introduceren eerste F1 stoel van hernieuwbare vlasvezels

Volgens het VK-gebaseerde McLaren, is een recente pionerende doorbraak die motorsport en daarbuiten kan transformeren, een natuurlijke vezel racestoel, beschouwd als het allererste Formule 1 (F1) auto-onderdeel gemaakt van hernieuwbare textielvezels.

Samenwerking met Bcomp

In samenwerking met duurzame lichtgewichtsfabrikant Bcomp (Fribourg, Zwitserland), is de nieuwe racestoel die gemaakt wordt voor Carlos Sainz en Lando Norris gezegd de mechanische eigenschappen van vlasvezels te optimaliseren door stofarchitectuur, wat een stoel oplevert met de vereiste sterkte en stijfheid, maar met een 75% lagere CO₂ voetafdruk vergeleken met de koolstofvezel tegenhanger. Vergelijkbaar, vergeleken met de introductie van de eerste auto met een koolstofvezel monocoque chassis — de McLaren MP4/1 Formule 1 (F1) raceauto in 1981, die gezegd wordt de raceauto-ontwerp tot op de dag van vandaag zwaar beïnvloed te hebben — zijn de vlasvezels aanzienlijk goedkoper, verminderen trillingen, verbeteren veiligheid en zijn een duurzamere alternatief.

“Het gebruik van natuurlijke vezelcomposieten is het laatste voorbeeld van pionerende, composietmateriaal innovatie bij McLaren,” legt McLaren F1 team principal Andreas Seidl uit. “Niet alleen biedt deze oplossing equivalent prestaties aan koolstofvezel, het vertegenwoordigt een andere stap vooruit in ons evoluerende duurzaamheidsprogramma, terwijl het onze toewijding benadrukt om F1 te helpen zijn ambitieuze duurzaamheidsstrategie in actie om te zetten.”

“Voor decennia is F1 een innovatielab geweest voor technologie die niet alleen de motorsport, maar de auto-industrie en daarbuiten getransformeerd heeft,” voegt McLaren F1 technisch directeur James Key toe. “De sport moet doorgaan op de weg van het ontwikkelen van toenemend milieuvriendelijke opties, en onze ontwikkeling en toepassing van natuurlijke vezelcomposieten is een voorbeeld van hoe we deze reis versnellen, alsook de lopende evolutie naar schonere mobiliteit.”

Eigenschappen van vlas

Vlas wordt primair gebruikt in de productie van linnen, McLaren merkt op dat vlas een ongelooflijk veelzijdige plant is. Verder is vlas een CO₂-neutrale grondstof en zijn de vezels biologisch afbreekbaar. Aan het einde van de stoel’s leven, kan het bijvoorbeeld vermalen worden tot een nieuw basismateriaal of thermisch gerecycled zonder restafval, in plaats van op een stortplaats te belanden.

Geïnspireerd door de dunne aderen op de achterkant van bladen, is Bcomp’s eigen powerRibs technologie gezegd een 3D gridstructuur te bieden op één kant van de stoel, wat vervolgens gebruikt wordt om Bcomp’s gesponnen en geweven vlasvezel versterkingsstof, ampliTex, te versterken. Gemaakt door vlasvezels te vrichten tot een dik garen, fungeren de powerRibs als een ruggengraat voor het ampliTex vlasstof dat eraan gebonden is.

Ontwikkeling en testen

Volgens het McLaren F1 team, werd het oorspronkelijke koolstofvezel stoelontwerp reverse engineered door Bcomp, en het nieuwe ontwerp geoptimaliseerd en geproduceerd door McLaren. De stoel werd dan getest in pre-seizoentesten zonder problemen.

“Duurzaamheid en decarbonisatie is een wereldwijd probleem, en het is fantastisch om motorsport koolstofalternatieven te omarmen, de weg baan voor wijdverspreide adoptie binnen grootschalige mobiliteitstoepassingen,” zegt Bcomp CEO en medeoprichter Christian Fischer, de McLaren team’s sentiment weerspiegelend. “McLaren is altijd een pionier geweest binnen de sport, in termen van zowel composieten als duurzaamheid. Het voelt als de perfecte match en een grote eer om te collaboreren met zo'n prestigieus merk.”

Waarom de stoel?

Volgens het team, zagen ze een duidelijke kans om de technologie in dit gebied van de auto te gebruiken gebaseerd op de huidige F1 technische regels. Sinds 2019, zegt het McLaren team, is een minimum bestuurdergewicht van 80 kilogram gemandateerd. Bovendien, als een bestuurder minder weegt, moet ballast gebruikt worden om ze op het minimumgewicht te brengen. Maar in plaats van deze ballast in andere gebieden van de auto te laten plaatsen, wat de gewichtsverdeling kon verbeteren, moet het zich binnen het directe gebied van de bestuurdersstoel bevinden.

“Met de introductie van de nieuwe regelgeving in 2019, vormt de stoel nu deel van het gewichtsbudget van de bestuurder, dus is het over-geengineerd als resultaat,” legt McLaren F1 principal composieten ingenieur Steve Foster uit. “En met Carlos en Lando die 72 kilogram en 68 kilogram respectievelijk wegen, is er genoeg ruimte om dat te doen. Het betekende dat, als we nodig hadden, er marge was om additioneel bio-composietmateriaal te gebruiken om voldoende sterkte en stijfheid in dit veiligheidskritieke component te garanderen.”

Deze voldoende sterkte en stijfheid, voegt McLaren toe, is te danken aan de buisvormige structuur van vlasvezels, die gezegd worden lage dichtheid en hoge stijfheid te bieden, wat de kans geeft om gewicht te verminderen terwijl gelijktijdig trillingdemping, alsook weerstand tegen breuk, torsie en compressie verbeterd wordt. Het team voegt toe dat vlasvezels aanzienlijk lichter zijn, 9% lichter dan elk equivalent koolstofmateriaal.

“En als we ‘significant beter’ zeggen, bedoelen we vijf keer beter dankzij Bcomp’s ampliTex vlasstof en powerRibs technologie,” zegt het team. Grotere trillingsabsorptie en impactweerstand maken het natuurlijke vezelmateriaal geschikt voor gebruik in de bestuurdersstoel. Het verbetert comfort en vermindert trillingen in de cockpit, wat een vermoeiend effect kan hebben op bestuurders, met name over een raceafstand en met name op circuits met agressieve kanten.

Veiligheidsverbetering

De vlasvezel’s veiligheidsverbetering maakt het in McLaren’s ogen een verbetering. Er wordt gezegd dat wanneer het breekt, in tegenstelling tot koolstofvezel, het niet geneigd is tot broze breuk en splitters. “Het composiet van ampliTex en powerRibs is niet zo broos, en hoewel het nog breekt, blijft het zachtere puin bevestigd aan de hoofstructuur met de hulp van de powerRibs, die helpen de energie te dissiperen,” legt Fischer uit. Het ductiele breukgedrag toont belofte in andere aspecten van F1 raceauto’s ook, inclusief de voorvleugel eindplaten en de vloer, omdat het puin en het risico op lekkage tijdens op-baancollisies kan verminderen.

Kostenbesparing en toekomstige toepassingen

Verder, met een budgetplafond dat voor 2021 ingevoerd zal worden, zullen veel F1 teams kosten moeten verlagen terwijl prestaties handhaven en verbeteren. Teams zullen nog slimmer moeten werken, zegt het McLaren team, en met Bcomp’s oplossingen die grondstofkosten met tot 30% verminderen vergeleken met traditionele koolstofvezel, kunnen de significante kostenbesparingen budget vrijmaken om andere manieren van auto-prestatieverbetering te verkennen.

“Waar we significant potentieel zien is in de niet-kritische, semi-structurele gebieden van de auto, zoals de bestuurdersstoel, alsook buiten de auto,” zegt Fischer. En het is het laatste, onthult Foster, waar de directe reikwijdte voor verdere adoptie van natuurlijke vezelcomposieten echt ligt: “Wanneer intelligent gebruikt, verminderen de vlasvezels gewicht en kosten, terwijl prestaties behouden en in sommige gevallen zelfs verbeterd worden. Er is een reeks mogelijke toepassingen buiten de auto zelf, inclusief boxenuitrusting, vrachtwagenpanelen, verpakkingskisten, timing stands en vormgereedschappen.”

Met zoveel potentiële toepassingen, zegt het McLaren team, is de natuurlijke vezelcomposiet racestoel net het begin. “Deze stoel is de eerste stap in de succesvolle toepassing van natuurlijke vezelcomposieten in F1,” concludeert Seidl. “Door met Bcomp te werken kunnen we andere componenten identificeren die we kunnen vervangen door een duurzame alternatief met equivalent gewicht en prestaties. Er is geen zilveren kogel in de race naar koolstofneutraliteit. In plaats daarvan moeten we continu elk element van onze auto’s en operaties evalueren om de manieren te identificeren waarop we prestaties kunnen verbeteren, efficiëntie drijven en milieueffecten verminderen.”