La fibra de carbono aeroespacial llega a los supercoches con McLaren

Con más de cuatro décadas de experiencia en la utilización de las ventajas de la fibra de carbono como factor de ligereza, alto rendimiento y resistencia estructural, McLaren ha impulsado avances clave en los usos de este material en la competición y la automoción, convirtiéndolo no sólo en el estándar en 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, y McLaren también aprovecha al máximo las ventajas de este material ligero, resistente y duradero en las estructuras de la carrocería y los sistemas aerodinámicos, para obtener las máximas prestaciones y una dinámica de conducción emocionante sin compromiso.

McLaren Automotive ha desarrollado una aplicación pionera en el mundo consistente en un proceso de fabricación de materiales compuestos para la industria aeroespacial, a escala adecuada para la fabricación de grandes volúmenes de superdeportivos.

Implantado en el McLaren Composites Technology Centre (MCTC) de Sheffield (Reino Unido), el nuevo sistema de producción Automated Rapid Tape (ART) produce estructuras de fibra de carbono McLaren ART que pueden optimizarse para ser aún más ligeras, rígidas y resistentes gracias a una avanzada mejora estructural, y que se fabrican con una menor generación de residuos.

La industria aeroespacial utiliza métodos de fabricación ultraprecisos para construir estructuras de fibra de carbono altamente específicas para la última generación de aviones de pasajeros y de combate, sobre todo para piezas grandes y cruciales como el fuselaje y las alas de los aviones. Esto se consigue mediante el depósito robotizado de cintas de composite para estratificar las estructuras, en lugar de la estratificación manual tradicional con materiales preimpregnados. McLaren ha desarrollado e integrado en sus instalaciones de producción del McLaren Composites Technology Centre (MCTC) de Sheffield (Reino Unido) una versión «rápida» de este método de producción.

Denominado Automated Rapid Tape (ART), abre un enorme potencial para mejorar aún más los coches de calle McLaren con estructuras de fibra de carbono optimizadas para que sean aún más ligeras, rígidas y resistentes, producidas con una consistencia aún mayor de una parte a otra, y producidas de una manera que genera menos material residual. Las formas de fibra de carbono resultantes de McLaren ART también se distinguen visualmente de los componentes convencionales de fibra de carbono preimpregnados y cortados a mano.

El método Automated Rapid Tape de McLaren, que revoluciona por completo el proceso de la industria aeroespacial consistente en utilizar brazos robóticos para estratificar cintas de materiales compuestos, emplea en su lugar una máquina especialmente diseñada que utiliza un cabezal de sedimentación fijo y un lecho de movimiento rápido capaz de girar, lo que permite un proceso de fabricación más rápido adecuado para fines de automoción y fabricación de materiales compuestos de alta velocidad.

McLaren ART hace posible la colocación de fibras a medida, creando nuevas posibilidades relacionadas con los requisitos de carga o rigidez 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 obtener una rigidez anisotrópica: la rigidez puede optimizarse en determinadas direcciones, mientras que la flexibilidad puede mantenerse en otras. Esto abre nuevas vías para diseñar componentes aerodinámicos complejos y sometidos a grandes cargas.

También permite optimizar la relación resistencia-peso. Las fibras pueden concentrarse en zonas sometidas a grandes tensiones o cargas, como juntas, bordes o puntos de conexión, lo que a su vez permite eliminar material innecesario en regiones de baja tensión.

Como se colocan longitudes medidas de cinta seca de composite al construir una pieza de fibra de carbono McLaren ART, se reduce considerablemente la generación de recortes de forma irregular que no pueden reutilizarse. Hasta el 95% del material en bruto de la cinta utilizada para estratificar un componente se destina a la pieza final. El proceso automatizado también reduce las imprecisiones de posicionamiento y la pérdida de material provocada por errores humanos, lo que garantiza que la capa final se ajuste a las tolerancias de diseño y, 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 la uniformidad de los parámetros del proceso y la optimización de la calidad de las piezas.

Las ventajas que la tecnología Automated Rapid Tape puede ofrecer en términos de tiempo de fabricación y reducción de costes crea la posibilidad de un mayor uso de la fibra de carbono, en más áreas de un vehículo. Más allá de la estructura de carbono, el uso de paneles de carrocería ultraligeros fabricados con fibra de carbono McLaren ART es 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 McLaren Composites Technology Centre, y esta primera instalación de la tecnología Automated Rapid Tape se ampliará a una máquina de especificaciones industriales más adelante en 2025, con una mayor capacidad de fabricación.

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

El método de producción Automated Rapid Tape y las estructuras ART carbon también abren inmensas posibilidades para la próxima generación de arquitecturas de fibra de carbono. Ya se está estudiando la posibilidad de integrar esta tecnología en la estructura de una carcasa de fibra de carbono ultraligera y ultrarresistente, fabricada con una generación mínima de residuos, que pueda servir de base a la próxima generación de supercoches de McLaren.

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