Métodos de construcción de un F1: Monocasco vs Ladder vs SpaceFrame vs Backbone

A lo largo de la historia de la Fórmula 1, los monoplazas han evolucionado mucho en cuanto a la fabricación. Desde los primeros chasis y carrocerías simples, hasta los modernos conceptos fabricados en fibra de carbono. Por eso, en este artículo nos sumergiremos en este mundo para ver tres de las formas más destacadas de construcción de un F1.

Concretamente me centraré en los métodos de monocasco, ladder y space frame. ¿Quieres conocer cada uno? Te animo a seguir leyendo…

Método ladder de construcción de un F1

Entre las diversas configuraciones, el chasis ladder (escalera en inglés) ha sido una opción popular en ciertas épocas debido a su simplicidad y rigidez. Se trata de una estructura que, como su nombre indica, se asemeja a una escalera. Está compuesto por dos largueros longitudinales principales conectados por travesaños transversales que serían similares a los peldaños, y formando una especie de caja. Estos elementos suelen estar fabricados en materiales como el acero o el aluminio, utilizado como forma de reducir el peso para aumentar la relación potencia/peso y ganar rendimiento en las carreras.

Casi todos los monoplazas de la F1 en sus primeros años utilizaron estos chasis, e incluso se extendieron varias décadas como la principal alternativa en la competición.

El chasis ladder tiene sus ventajas y desventajas como es normal. Entre las ventajas tenemos:

• Rigidez: proporciona una rigidez torsional excepcional, lo que es crucial para mantener la geometría de la suspensión y optimizar la aerodinámica.
• Simplicidad: su diseño relativamente sencillo facilita la fabricación y el montaje, además de ser barato, que era uno de los principales objetivos de los Fórmula 1 cuando comenzaron, por eso carecían de cabina, carenado de las ruedas, etc.

En cuanto a las desventajas:

• Peso: aunque las nuevas aleaciones han reducido significativamente el peso, los chasis ladder tienden a ser más pesados que otras configuraciones.
• Seguridad: al tener barras longitudinales de metal, a modo de vigas, en caso de coche frontal resulta una estructura demasiado rígida, que puede ser peligrosa para otros monoplazas con los que se impacta y también para el propio piloto, ya que absorbe mal estos impactos, lo que genera mayores fuerzas G.

Método spaceframe

Un chasis spaceframe se construye a partir de una serie de tubos, generalmente de acero o aluminio, unidos en puntos estratégicos para formar una estructura tridimensional mediante soldadura. Esta red de tubos crea una estructura rígida y ligera, ofreciendo un buen equilibrio entre resistencia y peso. Esto fue una influencia de la industria aeronáutica a la F1, evolucionando así las estructuras ladder anteriores.

Los chasis spaceframe se popularizaron en la Fórmula 1 durante las décadas de 1960 y 1970. Equipos como Lotus (bajo la dirección del famoso Colin Chapman) y Cooper utilizaron esta forma de construcción con gran éxito, evolucionando hacia finales de la década de los 70, cuando se empezaron a utilizar otros tipos de diseños. Sin embargo, la búsqueda constante de mayor rendimiento y seguridad llevó a la adopción de materiales más avanzados y diseños más complejos.

En cuanto a las ventajas del spaceframe, tenemos:

• Versatilidad: la configuración tubular permite una gran flexibilidad en el diseño, adaptándose a diferentes configuraciones de suspensión y motores.
• Reparación: en caso de daño, la reparación de un chasis spaceframe suele ser más sencilla, ya que se pueden cortar, reemplazar, y soldar los tubos individuales.
• Peso ligero: aunque más pesado que un monocasco de fibra de carbono, era considerablemente más ligero que los chasis ladder de la época, ya que no eran vigas macizas de metal, sino tubos huecos.

En este caso las desventajas son:

• Rigidez: la estructura tubular proporciona una buena rigidez, pero puede ser inferior a la de un monocasco, especialmente en términos de rigidez torsional, y eso afecta a las suspensiones y aerodinámica de forma negativa.
• Complejidad: la fabricación de un chasis spaceframe requiere una mayor precisión y mano de obra que la de un chasis ladder, lo que aumenta los costes.
• Seguridad: en caso de un impacto fuerte, la estructura tubular puede deformarse de manera impredecible, poniendo en riesgo al piloto, e incluso hacer que alguno de estos tubos de pueda terminar dañando al piloto.

Método backbone

Un chasis backbone se caracteriza por tener un elemento central longitudinal a modo de viga, similar a la columna vertebral, al que se unen los demás componentes del chasis. Este elemento principal, fabricado generalmente en materiales como el acero o el aluminio, proporcionaba la rigidez torsional necesaria, pero permite diseñar un coche más estrecho que en el caso del ladder, lo que puede tener ventajas aerodinámicas para reducir el drag.

Fueron utilizados por algunos equipos de Fórmula 1 durante un período relativamente corto, principalmente en las décadas de 1960 y 1970, conviviendo con los tubulares o spaceframe. Sin embargo, nunca alcanzaron la popularidad suficiente. No obstante, equipos como Brabham y McLaren experimentaron con este tipo de estructura cuando buscaron alternativas al ladder tradicional.

Entre las ventajas de este tipo de chasis hay que destacar:

• Rigidez: el larguero longitudinal central ofrecía una buena rigidez torsional, mejorando el manejo del coche.
• Fabricación: la construcción de un chasis backbone era menos compleja que la de un monocasco, lo que reducía los costes de producción.
• Facilidades: facilitaba el acceso a los componentes mecánicos, lo que agilizaba las operaciones de mantenimiento o reparación, además de permitir que los diseñadores de la carrocería puedan realizar modelos más ceñidos y con ventajas aerodinámicas.

Por último, las desventajas que hicieron desechar este tipo de chasis son:

• Peso: es más ligero que los chasis ladder, pero también más pesados que los monocascos de fibra de carbono o que algunos spaceframe.
• Seguridad: en caso de impacto, la estructura del chasis backbone podía deformarse de manera no uniforme, y con los mismos problemas a la hora de absorber los impactos que el ladder, poniendo en riesgo al piloto.

Método de construcción de un F1 con monocasco (actual)

Un monocasco de fibra de carbono es una estructura única que incluye el cockpit, parte del morro, y también algunas otras estructuras traseras. Todo ello fabricado en una sola pieza fabricada a partir de múltiples capas de fibra de carbono impregnadas de resina, y luego curada en unos hornos especiales. Esta estructura proporciona una rigidez torsional excepcional, esencial para optimizar el rendimiento aerodinámico y el manejo del coche. Y la fibra de carbono es muy ligera comparada con el acero, aluminio u otras aleaciones.

La introducción de los monocascos de fibra de carbono en la Fórmula 1 marcó un antes y un después. McLaren fue pionera en esta tecnología a principios de los años 80, y desde entonces, todos los equipos de Fórmula 1 han adoptado esta solución. Concretamente fue el McLaren MP4/1 el primer monoplaza de Fórmula 1 con un monocasco de fibra de carbono, diseñado por John Barnard. Desde entonces, han ido evolucionando e introduciéndose mejoras constantes en las fibras para conseguir mayor rigidez o flexibilidad según se necesite. No obstante, estas estructuras siguen combinándose con algunos elementos como el titanio o el aluminio para ciertas partes concretas, o se refuezan con zylon.

Una vez dicho esto, vamos a ver cuáles son las ventajas de los monocascos de fibra de carbono que actualmente se usan en F1 y que también han «contagiado» a otras muchas categorías, que influenciándose por la máxima competición también han usado este tipo de construcciones, como la Indy, Formulas varias, prototipos del WEC, etc.

• Rigidez: la fibra de carbono ofrece una rigidez torsional extremadamente alta, lo que permite a los ingenieros diseñar chasis más rígidos y precisos.
• Peso: es un material muy ligero, lo que permite construir chasis extremadamente liviano sin sacrificar rigidez.
• Versatilidad: permite crear formas complejas y personalizadas, lo que facilita la integración de componentes y la optimización de la aerodinámica. No obstante, está regulado por el reglamento técnico.
• Seguridad: la estructura celular de la fibra de carbono absorbe energía en caso de impacto, proporcionando una mayor protección al piloto, reduciendo las fuerzas G. De hecho, han llegado a ser los monoplazas más seguros.

En cuanto a las desventajas, lo cierto es que la fibra de carbono no tiene demasiadas. Sí es cierto que tiene un coste superior a otros tipos de chasis, que su fabricación lleva más tiempo y se debe hacer de forma más manual, que puede ser más frágil, es complicada de reparar… pero comparado con las ventajas que aporta, son cosas despreciables.

Ten en cuenta que para fabricar estas piezas de fibra de carbono, el diseño se realiza mediante un modelo digital CAD del monocasco según las especificaciones técnicas de la F1 y los retoques para la aerodinámica. Para su fabricación, a partir de estos diseños por ordenador se crean moldes mediante mecanizado u otras técnicas, generalmente son moldes de compuestos o aluminio con la forma del monocasco o de la pieza que sea. Ahí irán poniendo láminas de fibra de carbono de forma manual, se aplica resina, y se vuelve a poner otro pliegue de fibra de carbono, así hasta alcanzar el grosor que se busque. Las láminas de fibra suelen ir con distintas orientaciones para mejorar la robustez.

Una vez se ha completado la pieza con la forma correcta, se introduce en un autoclave para el curado, es decir, un horno que aplicará calor y temperatura para solidificar la resina y crear la estructura monolítica. Una vez sale del enclave, se puede someter a procesos de acabado, para pulir imperfecciones, aplicar pintura, etc.

Imágenes | Canva

Fuente de este artículo: Fórmula 1 – Actualidad Motor

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