La herencia y el ADN de la fibra de carbono de McLaren

La herencia y el ADN de la fibra de carbono de McLaren: desde el revolucionario monoplaza de Fórmula 1 MP4/1 hasta el nuevo superdeportivo W1 Ultimate

Con más de 60 años como líder en tecnologías innovadoras desarrolladas en la Fórmula 1, McLaren está en una posición ventajosa para ofrecer tecnologías automotrices innovadoras que establecen los estándares en la ingeniería de superdeportivos livianos.

Y es precisamente en la fibra de carbono donde se reflejan con fuerza las capacidades innovadoras de McLaren. Ligera, resistente y rígida, McLaren se acerca ahora al medio siglo como líder mundial en esta área altamente técnica de la ciencia de los materiales y continúa ampliando los límites de lo posible.

La fibra de carbono desempeña un papel esencial a la hora de ofrecer supercoches con la mejor combinación posible de atributos en carretera y en pista. Todos los coches de producción de McLaren desde el primero, el McLaren F1, se han basado en un chasis fabricado con este material compuesto. El peso ligero y la rigidez del material son clave para ofrecer un rendimiento de referencia y una dinámica emocionante, pero también una calidad de conducción líder en su clase y los beneficios añadidos de la eficiencia. Su resistencia proporciona seguridad, confianza y durabilidad. Es el material perfecto sobre el que crear una plataforma para un supercoche con soluciones de embalaje increíbles, lo que permite a los diseñadores crear coches con una estética increíble y una eficiencia aerodinámica.

Es una tecnología firmemente arraigada en la herencia de Fórmula 1 de McLaren y es una parte fundamental del ADN de McLaren:

MP4/1 (1981)
El MP4/1 revolucionó la Fórmula 1 al ser el primer coche de carreras en utilizar un chasis monocasco fabricado íntegramente en fibra de carbono. Su estructura ligera y rígida mejoró significativamente tanto la seguridad como el rendimiento. Diseñado por John Barnard, este chasis pionero condujo a la adopción generalizada de la fibra de carbono en los deportes de motor, lo que cambió para siempre el diseño de los coches de F1.

La introducción de los chasis de fibra de carbono en los coches de competición marcó el inicio de una era modernizadora en la Fórmula 1. La superioridad de la fibra de carbono desde el punto de vista de la seguridad se demostró de forma espectacular en el Gran Premio de Italia de 1981. El piloto de McLaren, John Watson, sufrió un accidente a 225 km/h y salió ileso de él. Fue un momento decisivo para convencer a todo el paddock de la Fórmula 1 de que la tecnología de chasis de fibra de carbono era el futuro de la seguridad en la Fórmula 1. El potencial de rendimiento de un chasis de carbono quedó claro solo tres carreras más tarde, cuando Watson ganó el Gran Premio de Gran Bretaña de ese año por más de 40 segundos.

McLaren F1 (1993)
Entre las muchas características de diseño innovadoras del McLaren F1, la utilización de un chasis monocasco de fibra de carbono y una carrocería íntegramente de fibra de carbono, que enfatizaba el peso mínimo y la máxima rigidez estructural, se encontraban entre las más importantes. Pionero en el uso de fibra de carbono en coches de carretera, el F1 presumía de un rendimiento inigualable gracias a su peso ligero de tan solo 1,19 kg y a su inmensa potencia de 618 CV procedente de su motor V12 de 6,1 litros. El monocasco de fibra de carbono (diseñado mediante diseño y análisis asistidos por ordenador de última generación en aquel momento) permitió al F1 alcanzar una importante relación potencia-peso nunca antes vista en coches de carretera, convirtiéndose en un icono de la ingeniería de supercoches.

Fue la plataforma sobre la que no solo se construyó el automóvil de carretera más rápido del mundo, alcanzando una velocidad máxima de 240,1 mph en el campo de pruebas de Ehra-Lessien en Alemania, sino que también embarcó en la tecnología de fibra de carbono en un círculo completo de pista, a carretera y viceversa, después de que el F1 GTR ganara las 24 Horas de Le Mans de 1995.

McLaren 12C (2011)
El McLaren 12C, el primer coche de carretera producido por McLaren Automotive en el vanguardista Centro de Producción de McLaren, introdujo el MonoCell, un chasis de fibra de carbono de una sola pieza que proporcionaba una rigidez y una ligereza sin precedentes en un coche de carretera de la época. El desarrollo del chasis llevó la historia de la fibra de carbono de McLaren al siglo XXI . MonoCell fue la columna vertebral de la primera gama de supercoches del mundo con chasis de fibra de carbono fabricado en serie, ofreciendo los beneficios de este tipo de construcción de chasis a una escala nunca antes vista en la industria automotriz.

El MonoCell fue una de las nuevas tecnologías revolucionarias introducidas por 12C en el segmento de los superdeportivos, además de ser uno de los elementos centrales en la creación del ADN de los superdeportivos modernos de McLaren, sentando las bases para el futuro. Sus ventajas sobre los diseños de aluminio que todavía eran populares en ese momento iban desde un peso increíblemente ligero de solo 75 kg para la carrocería en sí, hasta una rigidez torsional tan grande que la variante Spider del 12C no requirió ningún refuerzo adicional del chasis, una solución que no comprometía nada, como en todos los Spider de McLaren creados hasta la fecha.

McLaren P1™ (2013)
Solo dos años después del lanzamiento del 12C, McLaren volvería a revolucionar la tecnología de los superdeportivos de fibra de carbono con el lanzamiento del McLaren P1™ en 2013. Esta segunda entrega de la línea de coches "1" de McLaren dio otro paso adelante respecto de su innovador antecesor, el McLaren F1, mediante el uso de una estructura de carrocería totalmente de fibra de carbono que incorpora no solo el techo y las estructuras inferiores, el snorkel del techo, la cavidad de entrada de aire del motor, sino también la batería y la carcasa de la electrónica de potencia que eran parte integral del tren motriz híbrido de alto rendimiento del P1™, en una estructura conocida como MonoCage.

La estructura completa pesaba solo 198 libras: una obra maestra en ingeniería y empaque de superdeportivos que demostró al mundo que la electrificación no necesariamente implica comprometer el peso total del vehículo y puede desempeñar un papel integral en la entrega de rendimiento en un verdadero superdeportivo liviano.

McLaren 720S (2017)
El 720S introdujo la estructura de fibra de carbono Monocage II que todavía utiliza el McLaren 750S en la actualidad, mejorando aún más la rigidez y reduciendo el peso en comparación con su predecesor, el MonoCell. La estructura ligera comprende todo el habitáculo, combinando un chasis de fibra de carbono con una estructura superior de fibra de carbono para mejorar aún más los atributos de ligereza. Este importante avance en la tecnología de monocasco de carbono en los supercoches de producción en serie no solo proporcionó un rendimiento y una dinámica que han sido galardonados en múltiples ocasiones, sino que también mejoró enormemente la ergonomía, la visibilidad y el diseño.

Los pilares del techo increíblemente delgados del Monocage II dan como resultado una visibilidad excepcional a través del parabrisas y, combinados con los pilares B que están ubicados hacia atrás en la cabina adelantada, el Monocage II contribuye a una sensación de espacio excepcional. Los umbrales del Monocage II descienden hacia donde están los pies de los ocupantes, para facilitar la entrada y la salida. Las espectaculares puertas diédricas de doble pared se abren hacia adelante y hacia arriba al abrirse, ocupando una parte del techo en el proceso. La celda de carbono había proporcionado un superdeportivo del que era tan fácil entrar y salir como extraer el máximo rendimiento.

Y al igual que las ventajas introducidas por el MonoCell, la versión Spider del 720S y posteriormente del 750S presenta una estructura trasera superior a medida en fibra de carbono, sin necesidad de ningún refuerzo adicional que la acompañe, lo que garantiza una dinámica emocionante y un aumento de peso mínimo.

Se inaugura el Centro de Tecnología de Composites de McLaren (2018)
La inauguración del Centro de Tecnología de Composites de McLaren (MCTC) en Sheffield, Reino Unido, en 2018 supuso una inversión de 50 millones de libras en la primera planta de producción independiente de McLaren fuera de Woking. Esta instalación de primera clase, formada a través de una asociación entre McLaren Automotive, el AMRC de la Universidad de Sheffield y el Ayuntamiento de Sheffield, tiene como objetivo ser un centro de excelencia tanto en la ingeniería como en la investigación de compuestos, pero también en la producción de tubos de fibra de carbono de nueva generación que puedan integrarse directamente con futuras tecnologías de tren motriz.

Las primeras piezas de fibra de carbono de producción que se fabricarán en MCTC serán para el increíble y ultraligero McLaren 765LT: el alerón trasero activo, el parachoques trasero y el piso delantero del automóvil fueron diseñados, fabricados y fabricados en el centro.

McLaren Artura (2021)
El McLaren Artura introdujo la arquitectura ligera de carbono McLaren (MCLA), diseñada específicamente para integrar una nueva generación de sistemas de propulsión híbridos de alto rendimiento. Más ligera y resistente que los chasis anteriores, la MCLA soporta el sistema de propulsión híbrido V6 del Artura, al tiempo que continúa optimizando y desarrollando aún más las ventajas estructurales de utilizar un monocasco de fibra de carbono. Fabricado en la primera gran instalación de McLaren fuera de su sede de Woking, el MCLA se fabrica en el Centro de tecnología de compuestos de McLaren en Sheffield. El MCLA marca un momento revolucionario en la tecnología de monocasco de fibra de carbono, ya que mejora no solo los beneficios de ligereza y rigidez desarrollados previamente en las estructuras MonoCell y MonoCage II, sino que incorpora una celda de seguridad para la batería del sistema híbrido utilizado por el Artura e integra una mayor funcionalidad de choque y de soporte de carga en la carrocería.

Las tecnologías revolucionarias de McLaren también permitieron que el monocasco de fibra de carbono MCLA del Artura se produjera en volúmenes nunca antes alcanzados. Y con el lanzamiento del Artura Spider, McLaren continúa con su ADN de araña ligera sin necesidad de reforzar el chasis del Artura Spider en comparación con su variante cupé: el primer superdeportivo híbrido convertible de alto rendimiento de McLaren entregado sin concesiones.

McLaren W1 (2024)
El McLaren W1 continúa la evolución del ADN de la fibra de carbono ligera de McLaren con la llegada del Aerocell, nuestro chasis de fibra de carbono más radical y tecnológicamente avanzado jamás diseñado para un coche de carretera. Construida con fibra de carbono preimpregnada, esta tecnología (como la que se utiliza en el hiperexclusivo Solus GT exclusivo para circuito) utiliza un compuesto preimpregnado con un sistema de resina que simplifica el proceso de curado. A continuación, se aplica un tratamiento a presión en el molde, lo que le da al Aerocell una mayor resistencia estructural que los chasis comparables.

El resultado es un chasis más ligero que elimina la necesidad de carrocería adicional en algunos lugares del exterior del coche, una ventaja de ligereza que se ha explorado en el diseño del W1. El Aerocell también se ha diseñado como un elemento clave del paquete aerodinámico extremo del W1 haciendo uso del verdadero efecto suelo, que se consigue elevando el suelo del monocasco en 6,6 cm, lo que ha elevado la posición del espacio para los pies y lo ha elevado hasta 8 cm hacia la parte delantera del Aerocell. Al mismo tiempo, para reducir la longitud del Aerocell (y del vehículo en general), se tomó la decisión de fijar la posición del asiento e incorporar asientos en el monocasco. Al reducir la distancia entre ejes en casi 70 mm, esto también tiene el beneficio añadido de ahorrar más peso.

El McLaren W1 también presenta la tecnología de fibra de carbono de próxima generación de McLaren: la fibra de carbono McLaren ART. La fibra de carbono McLaren ART, que es posible gracias al desarrollo de la revolucionaria técnica de fabricación por deposición de alta velocidad Automated Rapid Tape (ART) de McLaren, abre nuevas posibilidades para los ingenieros. Más ligera y rígida, producida con menos materiales de desecho y que permite la creación rápida de piezas de fibra de carbono optimizadas con propiedades especializadas, el alerón delantero activo del McLaren W1 estrena esta nueva tecnología.

“La fibra de carbono es parte integral de la historia de McLaren y una parte fundamental de nuestro ADN. Nos permite ofrecer supercoches superligeros con los mejores atributos dinámicos y sigue siendo un área de exploración técnica con mucho por descubrir y muchas más ganancias por lograr”.
Michael Leiters, director ejecutivo de McLaren Automotive

La herencia y el ADN de la fibra de carbono de McLaren

 

La fibra de carbono de calidad aeroespacial llega a los superdeportivos con McLaren ART Carbon: una primicia mundial en ingeniería de superdeportivos ligeros

Con más de cuatro décadas de experiencia en la explotación de los beneficios de la fibra de carbono como elemento facilitador de ligereza, alto rendimiento y resistencia estructural, McLaren ha impulsado desarrollos clave en el uso de este material en carreras y automoción, convirtiéndolo no solo en el estándar en toda la parrilla de Fórmula 1, sino también en la carretera. Todos los McLaren fabricados hasta la fecha se han basado en un monocasco de fibra de carbono, mientras que McLaren también maximiza los beneficios de este material ligero, resistente y duradero en las estructuras de la carrocería y los sistemas aerodinámicos, para liberar el máximo rendimiento y una dinámica de conducción emocionante sin concesiones.

Y McLaren Automotive ha desarrollado ahora una aplicación pionera a nivel mundial de un proceso de fabricación de vanguardia y altamente especializado en el sector automotriz, que mejorará sus futuros modelos mediante un gran avance en la tecnología de fibra de carbono que aumenta los mejores atributos del material y más.

 

La industria aeroespacial utiliza métodos de fabricación de alta precisión para construir estructuras de fibra de carbono altamente personalizadas para la última generación de aviones de pasajeros y de combate, en particular para piezas grandes y cruciales como el fuselaje y las alas de los aviones. Esto se logra mediante la deposición robótica de cintas de material compuesto para formar capas de estructuras, en lugar de la tradicional laminación manual con materiales preimpregnados. Y es una versión de ritmo rápido y "de alta velocidad" de este método de producción que McLaren ha desarrollado y ahora integrado en sus capacidades de fabricación en el Centro de Tecnología de Materiales Compuestos de McLaren (MCTC) en Sheffield, Reino Unido.

El sistema, denominado Automated Rapid Tape (ART), libera el enorme potencial de mejorar aún más los coches de carretera de McLaren con estructuras de fibra de carbono optimizadas para ser aún más ligeras, rígidas y resistentes, producidas con una uniformidad aún mayor entre las piezas y de una manera que genera menos material de desecho. Las formas de fibra de carbono resultantes de McLaren ART también se diferencian visualmente de los componentes convencionales de fibra de carbono preimpregnada cortados a mano.

Revolucionando completamente el método de la industria aeroespacial de usar brazos robóticos para aplicar capas de cintas compuestas, el método Automated Rapid Tape de McLaren emplea una máquina especialmente diseñada que utiliza un cabezal de deposición fijo y un lecho de rápido movimiento capaz de rotar, lo que desbloquea un proceso de fabricación más rápido adecuado para fines automotrices y fabricación de compuestos de alta velocidad.

Mayor libertad de diseño para los ingenieros
McLaren ART permite la colocación personalizada de las fibras, lo que crea nuevas posibilidades relacionadas con los requisitos de rigidez o capacidad de carga que no son posibles con los métodos convencionales. Fomenta la innovación al liberar a los ingenieros de las limitaciones de los materiales uniformes. El ajuste específico de la orientación de las fibras dentro del material compuesto permite una rigidez anisotrópica: la rigidez se puede mejorar en direcciones específicas mientras se puede mantener la flexibilidad en el resto. Esto abre nuevas formas de diseñar componentes aerodinámicos complejos y altamente cargados.

También permite optimizar la relación resistencia-peso. Las fibras se pueden concentrar en áreas sujetas a alta tensión o carga, como juntas, bordes o puntos de conexión, lo que a su vez permite la eliminación de material innecesario en regiones de baja tensión.

Estructuras de fibra de carbono creadas con menos residuos
A medida que se van colocando longitudes medidas de cinta compuesta seca al construir una pieza hecha de fibra de carbono McLaren ART, se reduce significativamente la generación de recortes de forma irregular que no se pueden reutilizar. Hasta el 95 % del material de cinta seca en bruto utilizado para colocar las capas de un componente se destina a la pieza final. El proceso automatizado también reduce las imprecisiones de posicionamiento y la pérdida de material causada por errores humanos, lo que garantiza que la disposición final esté dentro de las tolerancias de diseño, lo que a su vez minimiza las piezas rechazadas. El elemento automatizado de la máquina Automated Rapid Tape proporciona supervisión y control en tiempo real, lo que garantiza parámetros de proceso consistentes y una calidad optimizada de las piezas.

Un factor que permite un mayor uso de la fibra de carbono
Las ventajas que la tecnología Automated Rapid Tape puede ofrecer en términos de tiempo de fabricación y reducción de costes crean la posibilidad de un mayor uso de la fibra de carbono en más áreas de un vehículo. Más allá de la carrocería de carbono, el uso más amplio de paneles de carrocería ultraligeros fabricados con fibra de carbono McLaren ART se vuelve más factible y rentable.

No se trata de una tecnología del futuro: ya está integrada en los procesos de fabricación de McLaren. Se ha instalado un prototipo de máquina de deposición de alta velocidad en el Centro de Tecnología de Compuestos de McLaren, y esta primera instalación de tecnología de cinta rápida automatizada se ampliará a una máquina de especificación industrial más adelante en 2025, con una mayor capacidad de fabricación.

El primer vehículo McLaren que incorpora fibra de carbono McLaren ART es el nuevo superdeportivo Ultimate de McLaren y el siguiente coche de la icónica línea de coches "1": el McLaren W1. El plano fijo del conjunto del alerón delantero activo, una parte integral del extraordinario paquete aerodinámico del coche que puede generar hasta 1.000 kg de carga aerodinámica, está fabricado con carbono McLaren ART, que se beneficia de la mayor rigidez de las piezas fabricadas mediante el proceso Automated Rapid Tape. El plano fijo de carbono ART es hasta un 10% más rígido que una pieza preimpregnada comparable, lo que refleja una mejora significativa teniendo en cuenta su función de soporte de carga aerodinámica. Se están considerando otros componentes fabricados con fibra de carbono ART para los ejemplares de producción del W1.

El método de producción automatizada de cintas rápidas y las estructuras de carbono ART también abren enormes posibilidades para la próxima generación de arquitecturas de fibra de carbono. Ya se está considerando la integración de esta tecnología en la estructura de un chasis de fibra de carbono ultraligero y ultrarresistente, fabricado con una mínima generación de material de desecho, que pueda sustentar la próxima generación de supercoches McLaren.

 

 

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