Welke metalen worden in Formule 1 race-auto’s toegepast?

De Formule 1 auto’s zijn supersnel en superveilig. Dit is mogelijk omdat de F1-teams de onderdelen selecteren op mechanische eigenschappen en dichtheid. Want hoe lichter deze zijn, hoe sneller de auto is. Carbonvezel is het voorkeursmateriaal. Maar welke metalen vind je terug in deze auto’s?

De Formule 1 fascineert. Het is de Champions League van de motorsport. De unieke combinatie van technologie, snelheid, precisie en wedstrijd. De Formule 1 brengt de beste coureurs samen met de beste ingenieursteams, met de meest complexe auto’s en natuurlijk ook met het meeste geld. In totaal kost één enkele F1-auto drie tot vier miljoen euro.

Meer dan 1.000 pk

Een Formule 1-auto levert meer dan 1.000 pk. De F1-bolides leveren aanzienlijk meer vermogen dan een standaard personenauto, maar met een gewicht van slechts de helft. In 2022 bedroeg het minimumgewicht 798 kg, inclusief coureur. Een groot deel hiervan betreft de motoreenheid, want deze moet volgens het reglement ten minste 150 kg wegen. Bij alle anderen onderdelen besparen de teams zo veel mogelijk gewicht. Dit is mogelijk door een slimme materiaalselectie en door een efficiënt ontwerp. Naast de gewichtsvermindering staat echter ook altijd de veiligheid voorop.

Carbonvezel

Afgezien van de transmissie, de motor en de wielophanging is een F1-auto grotendeels gemaakt van carbonvezel-materiaal. Een hoge stijfheid en sterkte bij een zeer laag gewicht zijn kenmerken van carbonvezel. Het is daarom een perfect materiaal voor de Formule 1. Maar voor de extreme mechanische en thermodynamische eisen zijn metalen nodig.

De Power-unit

Een geavanceerde V6 hybride-motor met een cilinderinhoud van 1,6 liter levert het vermogen. Deze pk-krachtpatsers mogen uitsluitend worden vervaardigd door fabrikanten die door de FIA zijn goedgekeurd. Momenteel zijn Mercedes, Ferrari, Renault en Honda in de Formule 1 actief. Vanaf 2026 zullen er zes fabrikanten zijn: Audi en RB Powertrains/Ford hebben zich laten registreren naast de reeds bestaande vier fabrikanten. Elk F1-team mag motoren uitsluitend bij een van deze fabrikanten afnemen en heeft daarna de taak om de complete auto om deze motor heen te bouwen.

Mercedes W12

De Power-unit van de wereldkampioenauto in 2021, de Mercedes W12, bestond uit 10.000 aparte onderdelen. In het FIA-reglement is voor elk onderdeel gedetailleerd vastgelegd van welk materiaal het moet worden gemaakt. En hoe het moet worden vervaardigd. De Power-unit bestaat hoofdzakelijk uit metalen. Titanium of titaniumlegeringen worden voor veel motoronderdelen en voor de wielophanging gebruikt. Dit omdat titanium beschikt over een hoge taaiheid, sterkte, rekbaarheid en corrosiebestendigheid. Om gewicht te besparen, zijn minder sterk belaste onderdelen, zoals de cilinderkop, gemaakt van aluminium. De kruk- en nokkenassen bestaan uit één staalwerkstuk.

Als de tandwielen gloeien

Na de motor is de transmissie met acht versnellingen het op één na zwaarste onderdeel. Tijdens de ruim 300 km lange race op Silverstone schakelt een coureur meer dan 2.000 keer. Dat is een enorme belasting voor de tandwielen. Deze zijn daarom gemaakt van hoogvast staal. Na elke race zijn ze aan vervanging toe. Dit in tegenstelling tot de transmissiebehuizing. Deze gaat het hele seizoen mee. Hij moet dan ook zo stijf mogelijk zijn, omdat de achteras aan de behuizing is bevestigd. Daarom wordt deze gemaakt van titanium en carbonvezel. De aandrijfassen zijn gemaakt van staal. Voor onderdelen die niet met Additive Manufacturing worden vervaardigd, is elke staallegering toegestaan. De teams kiezen voor de minder belaste transmissieonderdelen vaak voor aluminium, maar sosm ook kunststof.

CNC-draaibanken in Formule 1

Het produceren van de onderdelen van een Formule 1-auto moet nauwkeurig en veilig gebeuren, van prototype tot aan kleine series. De snelle onderzoeks- en ontwikkelingsfase, maar ook de jaarlijkse regelwijzigingen van de FIA zorgen daarbij voor extra uitdagingen. De grootste flexibiliteit is dus vereist. Commerciële, doch hoogwaardige CNC-machines kunnen voldoen aan deze eisen. Hoe spectaculair de onderdelen ook zijn, de machines zijn eenvoudig.

Vervangen

Voor de vervaardiging van rotatiesymmetrische onderdelen, zoals zuigers, kruk-, transmissie- en aandrijfassen maar ook wielnaven gebruiken de teams CNC-draaibanken. Dankzij de toepassing van uiteenlopende gereedschappen is het mogelijk om veel materialen te bewerken. De F1-teams onderhouden de machines erg goed. Daarom kunnen ze nog vele jaren betrouwbaar dienst doen. Als teams beslissen om de machines te vervangen en nieuwere varianten aanschaffen, komen de gebruikte CNC-draaibanken vaak terecht op de markt voor gebruikte machines . Want een F1-raceteam fungeert in dergelijke gevallen ook als een gewoon metaalverwerkend bedrijf. Bij het industriële veilinghuis Surplex zijn momenteel CNC-draai- en werktuigmachines afkomstig van een Formule 1-raceteam verkrijgbaar. De veiling loopt nog t/m 23 maart.

Lees ook: Een tweede kans voor batterijen, versnellingsbakken en tandwielen

_{Openingsfoto: Avigator Fortuner/Shutterstock.com}