Como É Feito um Carro de Fórmula 1?

Como é feito um carro de FORMULA 1? Os engenheiros da F1 usam software CAD, análise de elementos finitos e de estresse para projetar, analisar e refinar o chassi. As etapas a seguir oferecem uma visão simplificada das etapas básicas na produção de todos os componentes de fibra de carbono do carro. Os principais componentes que compõem o chassi são a célula de sobrevivência, estruturas antiviragem, tanques de combustível e lastros.

Como É Feito um Carro de Fórmula 1?

Máquinas de fresagem de cinco eixos são utilizadas para cortar padrões para o chassi sólido de epóxi. Estas máquinas representam o auge da engenharia automotiva, lendo dados do arquivo de design CAD para replicar com precisão as dimensões e contornos especificados. Qualquer defeito encontrado nos padrões será reproduzido no chassi derivado deles, por isso é fundamental que os padrões estejam livres de defeitos.

Os padrões finalizados são precisos dentro de +/- 0,05 mm. O epóxi é usado no lugar de metais para garantir que, quando os moldes forem submetidos às altas temperaturas do processo de cura (acima de 130 graus), a expansão térmica seja reduzida.

Os moldes femininos são feitos dos mesmos padrões. A produção ocorre em uma sala limpa, essencialmente um ambiente isolado do restante da fábrica por sistema de câmaras de ar com duas portas. O ambiente é rigorosamente controlado (pressão do ar, umidade, temperatura), e os trabalhadores devem usar macacões e calçados especiais o tempo todo.

Os moldes são construídos usando fibra de carbono. O processo passa por diversas etapas, incluindo tratamentos a vácuo, camadas e processos térmicos de cura. Materiais compostos têm papel essencial na construção do chassi, com seu uso sendo especificado nos regulamentos visando segurança e desempenho.

Moldes superiores e inferiores são usados na produção, já que o chassi é construído em metades superior e inferior que são coladas juntas posteriormente. É necessário extremo cuidado ao remover os padrões dos moldes para evitar danos.

O exterior dos moldes finalizados é então usinado para remover imperfeições. Esses moldes são posteriormente usados para produzir todos os chassis necessários para a temporada.

Os chassis são feitos de camadas de tecido de fibra de carbono. Diferentes tipos de tecido são usados, e a orientação das camadas é crítica — elas devem estar alinhadas em uma direção específica para acomodar os requisitos de rigidez e carga direcional da área em questão. O uso de fibras de carbono é essencial para melhorar o desempenho e a segurança do carro, com coleta extensiva de dados e ciclos de feedback garantindo resultados ideais.

O processo exige a utilização de várias centenas de camadas de fibra de carbono para cada chassi, com diferentes formatos visando atingir as propriedades desejadas. Os formatos são cortados por máquinas computadorizadas para garantir a precisão na replicação de um chassi para outro.

A quantidade de camadas e sua orientação variam dependendo da localização no chassi. Por exemplo, há mais camadas em áreas de alta tensão, como pontos de montagem da suspensão e do motor. As camadas são contadas à medida que são aplicadas, assim como a orientação e a posição de cada uma.

Para garantir o posicionamento correto dessas camadas críticas, os trabalhadores consultam manuais de referência com descrições visuais anotadas mostrando exatamente como aplicar cada camada. Uma vez aplicada, um inspetor verifica sua posição conforme o manual antes de aprovar a aplicação da próxima.

Após as camadas serem posicionadas corretamente dentro do molde, todo o conjunto é colocado em um saco a vácuo e inserido em um autoclave (um grande forno para cura térmica em temperatura e pressão controladas). O vácuo é aplicado para que as camadas sejam pressionadas umas contra as outras.

As altas temperaturas do autoclave interagem com a resina pré-impregnada entre as camadas, fazendo com que ela flua uniformemente. Quando curada, a resina torna-se sólida, fundindo todas as camadas em uma só massa sólida que representa uma das metades do chassi. É neste momento que outros componentes, como insertos metálicos e pinos de fixação, podem ser incorporados à estrutura, os quais servirão de suporte para os diversos componentes que serão fixados ao chassi. A dinâmica de fluidos computacional é usada para refinar a aerodinâmica do carro antes da fabricação. O sistema de redução de arrasto, introduzido em 2011, desempenha papel crucial em reduzir o arrasto e aumentar a velocidade máxima ao permitir que parte da asa traseira se abra nas retas.

As duas metades concluídas do chassi são então retiradas dos moldes e coladas para formar uma única carcaça sólida. Anteparos são colados à carcaça para fornecer fixação à suspensão dianteira e ao encosto do banco do piloto. As áreas a serem coladas devem passar por uma limpeza rigorosa, pois a resistência da junta dependerá apenas da cola, sem suporte de fixadores metálicos. Grampos especiais são usados para garantir precisão e repetibilidade no processo.

Um processo final de usinagem e corte é realizado no chassi para acomodar detalhes e pontos de fixação da suspensão. Novamente, grampos especiais são empregados para garantir a precisão desses processos. O sistema de recuperação de energia é integrado ao chassi para maximizar a eficiência energética. Os requisitos de resfriamento do trem de força também são considerados, com entradas principais do radiador posicionadas para garantir resfriamento adequado.

Durante todas as etapas do processo, um exigente processo de inspeção deve ser seguido. A equipe possui um Departamento de Inspeção de Compostos onde todas as peças relacionadas e peças coladas são verificadas após saírem do autoclave, antes de avançarem no processo de montagem ou de serem introduzidas no carro. A segurança do piloto é prioridade máxima nestes testes rigorosos. A redução do arrasto também é essencial para estabilidade em alta velocidade, alcançada por meio do desenvolvimento e implementação de recursos aerodinâmicos cuidadosos.

As peças são também inspecionadas após cada corrida. Algumas peças têm uma programação de inspeção/serviço onde são retornadas automaticamente na data estipulada. Isso pode incluir Testes Não-Destrutivos (NDT) de colagens, laminados, verificações de firmeza, visuais ou limpeza profunda.

Além disso, o chassi de qualquer novo carro de corrida deve passar por uma série de rigorosos testes de colisão exigidos pela FIA, que devem ser aprovados antes da autorização para correr. Os testes são supervisionados por um oficial da FIA e incluem testes de impacto, estrutura antiviragem e empurramento.

É de fato uma realização notável que essas incríveis máquinas sejam concebidas, projetadas e construídas do zero todos os anos.

Vídeo de Como um Carro de Fórmula 1 é Feito Usando Fibra de Carbono

Este vídeo explica como é feito um carro de Fórmula 1.

Quanto Tempo Leva para Construir um Carro de Fórmula 1?

Construir um carro de Fórmula 1 é um processo complexo e demorado, envolvendo múltiplas etapas, desde o design até a montagem final. Todo o processo pode durar vários meses, com componentes exigindo diferentes tempos para desenvolvimento e fabricação.

Design e Desenvolvimento

A jornada começa com a fase de design e desenvolvimento, que pode durar vários meses. Engenheiros e designers trabalham incessantemente para criar um carro que cumpra com os regulamentos mais recentes e otimize o desempenho. Por exemplo, componentes aerodinâmicos como a asa dianteira podem levar de quatro a seis semanas para serem finalizados após os testes iniciais em túnel de vento.

Fabricação

Após a finalização do design, começa o processo de fabricação. Essa etapa envolve a produção de milhares de peças individuais, cada uma exigindo engenharia precisa e materiais de alta qualidade. O cronograma de fabricação varia bastante dependendo da complexidade dos componentes. Algumas peças são produzidas rapidamente, enquanto outras — especialmente aquelas de compostos avançados ou com usinagem complexa — podem levar semanas ou até meses.

Montagem

Depois que todas as peças estão prontas, começa a montagem do carro. Trata-se de um processo meticuloso que geralmente leva cerca de uma semana para a construção inicial. Durante a montagem, os engenheiros garantem que cada componente se ajuste perfeitamente e funcione como o esperado. Essa etapa inclui ainda testes rigorosos para verificar o desempenho e a segurança do carro.

Desenvolvimento Contínuo

É importante destacar que o desenvolvimento de um carro de Fórmula 1 é contínuo. Mesmo após a montagem inicial, as equipes trabalham constantemente em melhorias e atualizações ao longo da temporada. Esse desenvolvimento contínuo garante que o carro permaneça competitivo e adaptável a mudanças no regulamento ou nas condições da pista.

Resumindo, embora a montagem inicial leve cerca de uma semana, o processo completo do projeto ao carro pronto para correr leva vários meses. A dedicação e expertise de centenas de engenheiros, designers e técnicos são fundamentais para dar vida a essas máquinas de alto desempenho.

Do Que é Feita a Parte Inferior de um Carro de F1?

A parte inferior de um carro de Fórmula 1, também conhecida como assoalho ou tábua, desempenha papel fundamental na aerodinâmica e no desempenho geral do carro. Esse componente é projetado para gerenciar o fluxo de ar sob o carro, contribuindo para a força descendente e estabilidade.

A Tábua

Uma das características mais distintas da parte inferior de um carro de F1 é a tábua de madeira, frequentemente chamada de skid block. Esta tábua é feita de um material chamado Jabroc, um composto de alta densidade feito com lâminas de madeira faia e resina. A tábua desempenha várias funções:

1. Conformidade com Regulamentos: A FIA exige o uso dessa tábua para limitar a altura mínima do carro em relação ao solo. Isso garante que todas as equipes cumpram regras iguais de folga aerodinâmica.
2. Indicador de Desgaste: A tábua também serve como indicador de desgaste. Se ela se desgasta além de determinado limite durante uma corrida, o carro é considerado muito baixo, podendo sofrer penalidade.

Blocos de Titânio

Além da tábua de madeira, a parte inferior do carro tem blocos de titânio estrategicamente posicionados para proteger o assoalho contra danos e gerar faíscas quando tocam o solo. As faíscas são resultado do atrito entre o titânio e o asfalto, fornecendo um efeito visual impressionante e sinalizando visualmente a altura do carro.

Materiais Avançados

O restante do assoalho é geralmente feito de materiais compostos avançados, como fibra de carbono. Esses materiais são escolhidos por sua resistência, leveza e capacidade de serem moldados em formas complexas que otimizam a aerodinâmica. A fibra de carbono permite uma estrutura rígida e leve que resiste às tensões elevadas durante a corrida.

Permaglass

Algumas partes do assoalho também são feitas com um material chamado Permaglass, um tipo de plástico reforçado com fibra de vidro. Este material é utilizado por sua durabilidade e resistência ao desgaste, melhorando o desempenho e a longevidade do carro.

A parte inferior de um carro de F1 é uma combinação sofisticada de materiais projetados para otimizar o desempenho, garantir conformidade com regulamentos e proteger o carro contra desgaste. O uso de Jabroc na tábua, titânio nos blocos e compostos avançados como fibra de carbono e Permaglass destaca o nível tecnológico e a engenharia meticulosa presente em cada aspecto de um carro de F1.

Qual é o Peso Mínimo de um Carro de F1?

O peso mínimo de um carro de Fórmula 1 é um aspecto crítico dos regulamentos do esporte, projetado para garantir equidade e controlar o desempenho e segurança dos veículos. A partir da temporada de 2024, o peso mínimo de um carro de F1 é de 796 kg (1.755 libras), incluindo o piloto e todo o equipamento necessário (capacete, macacão, etc.).

Evolução das Regras de Peso

Aos poucos, o peso mínimo tem aumentado para refletir novas tecnologias, medidas de segurança e unidades de potência híbridas que adicionam peso. Por exemplo, em 2022 o peso mínimo era 798 kg, ajustado para 796 kg em 2024, acomodando atualizações técnicas e regulatórias.

Considerações sobre o Peso do Piloto

As regras também estipulam peso mínimo de 80 kg (176 lb) para o piloto, incluindo o assento, mas excluindo outros equipamentos. Se o piloto for mais leve, deve-se adicionar lastro na área da cabine para compensar. Essa regra, introduzida em 2019, visa evitar que equipes ganhem vantagem empregando pilotos muito leves.

Impacto no Desempenho do Carro

O peso afeta diretamente o desempenho do carro. Veículos mais pesados têm desaceleração e aceleração mais lentas, prejudicando tempos de volta. Por isso, as equipes manejam cuidadosamente o peso, tentando manter-se próximas ao limite mínimo, garantindo integridade estrutural e conformidade com requisitos de segurança. A posição estratégica dos lastros permite otimizar o equilíbrio e dirigibilidade do carro, melhorando o desempenho.

Mudanças Futuras

No futuro, a FIA planeja reduzir o peso mínimo dos carros em 40 a 50 kg como parte da reformulação para 2026. Isso será possível com a introdução de carros e rodas menores para aumentar agilidade e eficiência.

Em resumo, o peso mínimo de um carro de F1 em 2024 é de 796 kg, incluindo piloto e seu equipamento. O regulamento garante equidade e segurança nas corridas, permitindo às equipes otimizar seu desempenho por meio do controle de peso e posicionamento estratégico do lastro. Mudanças futuras nas regras devem tornar o esporte ainda mais competitivo e tecnologicamente avançado.

Alguns trechos deste artigo foram retirados de um comunicado de imprensa da Mercedes-AMG.

Traduzido do artigo original em inglês “How Is A Formula 1 Car Made?“