Pada kecepatan 280 km/jam, seorang pembalap Formula 1 mendukung akselerasi beberapa kali lebih besar daripada gaya gravitasi, sebanding dengan akselerasi yang dialami astronot saat roket lepas landas. Kecelakaan pada kecepatan tersebut tidak dapat dihitung. Namun, kecelakaan memang terjadi di Formula 1 dan para pembalap terselamatkan, seperti Robert Kubica di GP Kanada 2007.
Setelah tergelincir dengan kecepatan 280 km/jam, mobil Kubica hancur total, hanya tersisa satu kokpit, kabin tempat pilot melakukan perjalanan. Dia keluar dari kendaraan yang rusak dengan berdiri dan berterima kasih kepada Paus Yohanes Paulus II atas keselamatannya: “Itu adalah Yohanes Paulus, dia menyelamatkan saya.” Kubica tidak mengingat teknologi, sejauh mungkin, yang mengubah kokpit Viking sudah menginginkan kunci Formula 1 di perisai.
kokpit sebagai jaket pelampung
Kubica berhasil menyelamatkan nyawanya berkat material komposit, khususnya karbon-karbon: material utama yang digunakan untuk membuat sasis single-seater. Tim McLaren memelopori penggunaannya pada akhir 1990-an.
Serat karbon adalah bahan yang sangat ringan, tetapi secara individual dapat mencapai ketahanan mekanis yang sebanding dengan baja yang baik. Tertanam dalam matriks, karbon juga dapat menyerap lebih banyak energi daripada baja sebelum seratnya pecah.
Bahan komposit serat karbon dapat memiliki kekuatan tarik tiga kali lipat dari baja yang baik (3,5 GPa vs 1,3 GPa), tetapi dengan keunggulan kepadatan 6 kali lebih rendah (1,75 g/cm³ vs 7,9 g/cm³). Ini memberikan ketahanan spesifik 2 GPa terhadap 0,17 GPa untuk baja.
Dalam material komposit, jaringan serat mengisi matriks. Dengan konfigurasi ini, saat terjadi retakan, perambatannya terhambat dan material mampu menahan energi yang jauh lebih tinggi sebelum pecah.
Serat Sintetis Terkuat
Serat tipe aramid yang lebih baru seperti xylon (juga digunakan dalam rompi antipeluru, misalnya) terkadang menggantikan serat karbon. Material baru ini menawarkan kapasitas yang lebih besar untuk menyimpan energi.
Fernando Alonso secara ajaib selamat dari Grand Prix Australia setelah jatuh dengan kecepatan 310 km/jam. Jika pilot Surga dapat hidup untuk menceritakannya, itu berkat Xylon, bahan yang lebih tahan dari baja yang mencegah tragedi di belokan 3 di Albert Park karena menyerap semua energi meskipun faktanya Apa yang mampu diserapnya adalah hancur karena benturan. Zylon dianggap sebagai serat sintetis terkuat yang dibuat di laboratorium saat ini.
rem adalah keajaiban teknis
Saat kita menonton siaran Formula 1, para komentator sangat menekankan suhu rem: jika tidak sesuai, efektivitasnya berkurang. Perilaku ini diatur oleh hukum yang terkait dengan disiplin ilmu yang dikenal sebagai tribologi.
Suatu material bersentuhan dengan material lawan dan pengereman terjadi karena gesekan. Kita menghadapi apa yang disebut sistem tribologi, di mana bahan yang bersentuhan adalah suhu, kelembaban, dan bahan permukaan kontak.
Perbedaan suhu beberapa derajat saja dapat menyebabkan sepatu rem rusak dalam hitungan detik atau bahkan menit. Selain itu, laju korosi rem dapat dimodifikasi tergantung pada kondisi lingkungan.
Pengetahuan yang diberikan oleh ilmu material sangat penting untuk dapat memperkirakan kondisi kelangsungan hidup terbaik terhadap kondisi pengoperasian ekstrim rem Formula 1 (akselerasi atau deselerasi 5G), yang juga terbuat dari senyawa karbon-karbon (seperti rem penerbangan). oleh tim Brabham pada 1980-an). Perlombaan bisa menang atau kalah karena keausan rem.
Tirus dan Tribologi
Sistem lintasan ban juga merupakan sistem tribologis. Keausan ban (terkait langsung dengan cengkeraman) sekali lagi tergantung pada bahan pembuatannya, tetapi juga pada suhu dan kondisi lingkungan, dan banyak lagi.
Dalam balapan Formula 1, pemilihan ban yang buruk telah menjadi penyebab bencana besar yang tidak pernah memberikan hasil yang positif.
Di sini, sekali lagi, aturan material komposit (atau bahkan lebih baik, struktur komposit), di mana pita baja penguat digunakan pada alas karet (berbagai karet).
Kekakuan karet dasar menentukan perilaku ban dan akibatnya kepatuhan kendaraan terhadap lintasan. Tidak memperhitungkan kekerasan, suhu, atau kelembapan lintasan saat memilih ban dapat menyebabkan keausan yang dipercepat dan kehilangan cengkeraman total. Dan akibatnya, kehilangan posisi dalam balapan.
Aluminium, titanium dan baja untuk mesin
Di mesin Formula 1 kami menemukan logam dari beberapa keluarga: aluminium di blok mesin, titanium di piston, baja di poros engkol. Kami tidak pernah menemukan titanium di mesin mobil konvensional (kecuali untuk beberapa kendaraan kelas atas) karena harganya yang mahal dan efeknya yang berbahaya. Ini dapat menyebabkan masalah korosi: titanium, sebagai elemen yang sangat “mulia”, bertindak lebih seperti katoda daripada baja atau aluminium, menyebabkan korosi.
Masa pakai mesin Formula 1 yang singkat memperkuat kebutuhan akan keandalan dan ketahanan terhadap potensi masalah korosi. Tetapi dalam upaya untuk mengontrol berat, kita dapat menemukan paduan magnesium (bahkan lebih ringan dari aluminium), atau sepenuhnya berlawanan arah, tungsten untuk bertindak sebagai penyeimbang dan mematuhi peraturan berat.
Kami juga dapat menemukan pelapis keramik untuk mengoptimalkan kinerja. Keramik memungkinkan suhu kerja yang lebih tinggi dan penyesuaian siklus termal yang lebih besar.
Mesin Formula 1 adalah laboratorium pengujian material, di mana beberapa menggantikan yang lain berdasarkan perilaku kelelahan, suhu kerja, dan keandalannya. Laboratorium yang memungkinkan Anda mengekspor kemajuan Anda ke kendaraan serial.
Ketika mesin rusak dan suatu bagian perlu diganti, betapapun rumitnya, teknologi material saat ini memungkinkannya diganti dalam hitungan jam berkat manufaktur aditif (pencetakan 3D) dari logam. Sekali lagi Laboratorium Material Ekspor Teknologi.
Jika hari ini kita berpikir tentang kekuatan pendorong yang mendorong desain dan pengembangan prototipe mobil Formula 1, kita dapat mengatakan bahwa itu adalah stabilitas dan keamanan. Kami membuat mobil yang bobotnya lebih ringan, konsumsi lebih sedikit, tetapi mempertahankan atau meningkatkan performa dan tidak pernah melupakan keselamatan pengemudi.
Kami telah berbicara tentang perlindungan yang diberikan material baru ke sasis yang melindungi pilot dari bahaya jika terjadi kecelakaan pada kecepatan tinggi. Namun jangan lupakan kemajuan dalam pengembangan bahan tahan api yang tidak membahayakan kulit pilot selama beberapa detik jika terjadi kebakaran. Mobil beroperasi pada batas teknologi berkat materialnya. Mobil cepat, tahan lama, dan aman.
