¿Qué otros materiales se pueden usar en lugar de fibras de carbono en un automóvil de Fórmula Uno?

Extracto de las regulaciones Fia F1 2017, Artículo 15:

“15.1 Materiales permitidos:

15.1.1 La siguiente es la lista de materiales permitidos. Estos son los únicos materiales que se pueden usar en la construcción del automóvil de Fórmula Uno, siempre y cuando en todos los casos el material esté disponible de forma no exclusiva y bajo términos comerciales normales para todos los competidores.

Materiales permitidos:

1) Aleaciones de aluminio.

2) Compuestos de matriz de aleación de aluminio reforzado con partículas de carburo de silicio.

3) aleaciones de acero.

4) aleaciones de cobalto.

5) Aleaciones de cobre que contienen ≤ 2.5% en peso de berilio.

6) Aleaciones de titanio (pero no para uso en sujetadores con rosca macho de <15 mm de diámetro).

7) Aleaciones de magnesio.

8) Aleaciones a base de níquel que contienen 50% <Ni <69%.

9) aleación de tungsteno.

10) Termoplásticos: monolíticos, rellenos de partículas, reforzados con fibras cortas.

11) Termoestables: monolíticos, rellenos de partículas, reforzados con fibras cortas.

12) Fibras de carbono fabricadas con precursor de poliacrilonitrilo (PAN). (*)

13) Fibras de carbono fabricadas a partir de precursores de poliacrilonitrilo (PAN) que tienen:

– Un módulo de tracción ≤ 550GPa.

– Una densidad ≤ 1.92 g / cm3.

– Refuerzos unidireccionales o planos dentro de su forma preimpregnada, sin incluir tejidos tridimensionales o telas cosidas (pero se permiten preformas tridimensionales y refuerzo de fibra utilizando tecnología de fijación Z).

– No hay nanotubos de carbono incorporados dentro de la fibra o su matriz.

– Una matriz permitida, sin incluir una matriz de carbono.

14) Fibras de aramida.

15) Fibras de poli (p-fenileno benzobisoxazol) (por ejemplo, “Zylon”).

16) Fibras de polietileno.

17) Fibras de polipropileno.

18) E y S Fibras de vidrio.

19) Núcleos de panel sándwich: aluminio, Nomex, espumas poliméricas, espumas sintácticas, madera de balsa, espuma de carbono.

20) El sistema de matriz utilizado en todos los materiales preimpregnados debe estar basado en epoxi, éster de cianato, fenólico, bismaleimida, poliuretano, poliéster o poliimida. (*)

21) El sistema de matriz utilizado en todos los materiales preimpregnados debe estar basado en epoxi, éster de cianato o bismaleimida.

22) Cerámica monolítica.

15.1.2 Ninguna parte del automóvil puede estar hecha de materiales metálicos que tengan un módulo de elasticidad específico mayor que 40GPa / (g / cm3).

Además de las aramidas como el kevlar y el nomex que se usan como núcleo, las fibras de boro se pueden usar para aumentar la resistencia a la compresión de los compuestos. La aleación de aluminio también se usa como material de núcleo de panal.

El carbono es bastante útil, pero todavía hay una necesidad de metales y cerámicas para manejar altas temperaturas, por lo que los metales como las aleaciones de aluminio, las aleaciones de magnesio y las aleaciones de titanio se usan de forma rutinaria, así como las cerámicas y las aleaciones de cerámica y metal. Muchos de estos elementos se utilizan en el motor o en los sistemas de frenado en lugar de en el monocasco.

Supongo que está hablando de la estructura del avión y los componentes estructurales que están hechos de una variedad de compuestos avanzados. Puedo decirle que, además de usar compuestos reforzados con fibra de carbono, utilizamos fibra de vidrio de vidrio s, fibra de aramida (Kevlar) y UHWPE (Spectra) en el auto del equipo de fórmula UC Berkeley SAE. Los diferentes tipos de refuerzo de fibra ofrecen diferentes características de rigidez y utilizamos los espectros y el kevlar para áreas que tenían una alta carga de área para mantener la forma de la lámina de aire. La fibra de vidrio que utilizamos en áreas con menor carga con componentes más grandes, principalmente porque era más barata.

Titanio, magnesio, acero inoxidable