El nacimiento de un F1 – Parte IV

La fase de producción

Desde los primeros borradores de diseño hasta las pruebas de invierno en Barcelona, ​​lleva aproximadamente doce meses producir un chasis de Fórmula 1. Aquí está la cuarta y última parte de nuestro especial, en la que el director técnico de chasis de Renault, Nick Chester, explica la fase final de producción.

Del diseño a la producción

Una vez que se han definido las geometrías y se han alcanzado los niveles de rigidez requeridos, los equipos aún necesitan transformar su visión digital en partes sólidas. Ahí es donde la parte computacional entra en juego para garantizar una transición fluida entre la oficina de diseño y el taller.

Con CAD (Software de Diseño Asistido por Computadora o Computer-Aided Design) , los equipos pueden producir un archivo maestro electrónico 3D del auto, que especifica las dimensiones de todas las piezas y cómo se ensamblan.

Sirviendo como una especie de gran base de datos geométrica, el archivo maestro se procesa con un software de fabricación asistida por computadora (CAM), que a su vez crea otro archivo que contiene el programa de control de una máquina-herramienta de control numérico por computadora (CNC).

© Caterham

Prácticamente, el archivo programa los movimientos que se deben ejecutar para producir la pieza.

Muestra las líneas de corte que se seguirán durante el mecanizado de los componentes de metal o resalta la creación de un patrón para los elementos compuestos. El último patrón servirá para crear un molde de carbono utilizado para dar forma y producir los componentes finales.

© Renault F1

¿Donde empezar?

Al observar de cerca las entrañas de un auto de F1, parece que su columna vertebral consta de tres elementos principales: el chasis (el conjunto del monocasco, el tanque y las suspensiones frontales), la unidad de potencia y finalmente el tren de transmisión (es decir, el caja de cambios y suspensiones traseras). Conectando a esta red troncal están la carrocería, el piso, los alerones, las tuberías de refrigeración, etc. Pero, ¿qué es lo que los equipos comienzan a construir primero?

“El chasis y la caja de cambios son los primeros componentes en entrar en producción”,comenta Chester. “Entonces ven la suspensión y los alerones. Los últimos componentes que se construirán son la carrocería, como la cubierta del motor. Junto a esto, empaquetamos todos los telares de línea dura y eléctricos.

“Luego hacemos una maqueta en noviembre para ver cómo encajaría. Además del CAD, hacemos una maqueta física. Es la mejor manera de obtener telares de cableado y líneas hidráulicas realmente agradables. A pesar de que los modelas en el CAD, sigue siendo muy útil para verificar su enrutamiento físico en el auto. Debe poder alimentarlos a través del chasis “.

© Mercedes

Fabricación, un proceso retroactivo

Monocasco, partes de la carrocería y alerones están fabricados con finas láminas de fibra de carbono que se cortan, forman y laminan en un molde antes de que se curen en un horno autoclave. Echemos un vistazo a las piezas de fibra de carbono.

El carbono es un material delicado de manejar, ya que los ingenieros de F1 deben tener en cuenta el grosor de las capas y la orientación de las capas a medida que la pieza se lamina. Para evitar errores y garantizar una transición sin problemas, los técnicos utilizan un software específico que establece el vínculo entre el modelo 3D y el taller. El software genera automáticamente instrucciones que se envían junto con el departamento de materiales compuestos en forma de una guía de montaje de capas por capas. Si el diseño se modifica, el plan también se actualiza automáticamente.

El software también puede subrayar por adelantado (es decir, durante la fase de diseño) cualquier posible problema de fabricación que pueda surgir y enviar alertas preventivas al diseñador. Por ejemplo, puede identificar que una curva puede producir arrugas en la hoja de carbono. De esta forma, los diseñadores de F1 pueden abordar el problema antes de que se inicie la producción de la pieza, lo que ahorra tiempo y dinero.

© Renault F1, Mercedes & Force India

Producción de un patrón

Para una pieza de carbono como el monocasco, el proceso comienza con un patrón de tamaño completo. Los datos CAD se envían a una fresadora CNC de 5 ejes, que da forma al modelo para tallar, un bloque de resina epoxi (a veces se necesitan varios bloques para formar una sola pieza).

La fábrica en Enstone de Renault recibió recientemente nuevos equipos de especialistas en mecanizado multipropósito Breton. La máquina de 7 metros de altura permitirá al equipo producir piezas voluminosas como el piso del auto y el monocasco internamente.

En el modelo epoxi, muchas capas de fibra de carbono se aplican manualmente para crear el molde, que luego se curará en un autoclave de acuerdo con un proceso de varios pasos.

Fabricación de piezas

Una vez que se ha producido el molde, la pieza se puede fabricar con personal altamente calificado colocando y superponiendo cuidadosamente las láminas de fibra de carbono dentro del molde. Un sistema guiado por láser ayuda con el posicionamiento y el plegado de las hojas (ver las líneas delgadas verdes en las imágenes de arriba).

Después de esta etapa, el componente laminado se envuelve en una bolsa de vacío, todavía dentro del molde, que luego se coloca en un autoclave. Las fábricas de F1 generalmente tienen dos o tres autoclaves donde los componentes se pueden curar a alta presión y temperaturas.

© Renault F1

Para fortalecer las partes compuestas, estas están construidas en una estructura tipo sándwich. Un núcleo de nido de abeja, hecho de aluminio o aramida (generalmente Nomex), está intercalado entre dos revestimientos compuestos, cuyos niveles de espesor varían según las necesidades.

Las ubicaciones donde los sujetadores pasan por el núcleo de nido de abeja (para la suspensión, por ejemplo) se hacen más robustas con inserciones de metal o compuesto, destinadas a extender las cargas sobre superficies más grandes.

© Renault F1

Para las piezas sofisticadas que requieren el ensamblaje de varios componentes, los equipos siguen un conjunto de procedimientos muy detallados para aplicar la unión adhesiva.

El monocasco, por ejemplo, se produce uniendo las partes superior e inferior juntas después de que se añadieron dos mamparos internos.

© Renault F1, Mercedes & Breton

Finalmente, los orificios necesarios para los sujetadores, el cableado, etc. se mecanizan a través del monocasco con una fresadora de 5 ejes, basada en el archivo CAD.

© Caterham & Red Bull

Crash-Test

Se produce un monocasco con el fin de aprobar la prueba de colisión obligatoria de la Fórmula 1.

Las diversas pruebas de homologación, que siguen un estricto protocolo científico supervisado por un representante de la FIA, se realizan en parte en la fábrica y en parte en uno de los centros aprobados por el órgano rector: el Centro de Impacto Cranfield y el Laboratorio de Investigación del Transporte en Gran Bretaña y el laboratorio de CSI en Milán:

“Las pruebas de homologación tienen lugar en Enstone y Cranfield. Pruebas estáticas en Enstone, pruebas dinámicas en Cranfield “.

Montaje y Shakedown

Una vez que se hayan fabricado las 20.000 piezas, la construcción del auto puede comenzar:

“Se necesitan alrededor de 2 semanas para construir el auto una vez que todos los conjuntos estén listos. Los diseñadores lanzan dibujos de ensamblaje para cada área (es decir, chasis, suspensión, caja de engranajes …). Algunos ensamblajes tardan un par de semanas en armarse primero, como la caja de cambios “.

© Renault F1 | Renault and Enstone: a long story…

Finalmente, para verificar que todo funcione correctamente en el auto, el equipo aprovecha un “filming day” en cumplimiento con las reglas para realizar un shakedown y probar el nuevo chasis: “Usualmente el shakedown y el filming day son apenas días antes de la primera prueba “, concluye Nick Chester.

Mientras que el primer chasis, que se utilizará en las pruebas, se transporta a Barcelona, ​​se monta un segundo chasis en la fábrica, a tiempo para la primera carrera de la temporada. Las piezas de repuesto se producen para las pruebas de invierno, pero solo en cantidades limitadas a medida que la configuración aerodinámica inicial del automóvil evoluciona.

Con solo tres meses entre temporadas, el proceso nunca se detiene. Al final de las pruebas, los ingenieros comenzarán a pensar en el próximo chasis.

© XPB Images

Muchas gracias a Nick Chester, Director Técnico de Chasis de Equipo de Fórmula Uno de Renault Sport, por brindarnos su valiosa ayuda y generoso tiempo.

La parte final de este episodio se debe en gran medida al excelente artículo de Gary Savage, “Tecnología de materiales compuestos en Formula 1 Motor Racing”, que recomendamos leer para obtener información y detalles adicionales.

Fuente: http://en.f1i.com/magazine/magazine-technical/290512-tech-f1i-birth-formula-1-car-production.html

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