McLaren et Bcomp utilisent des fibres composites naturelles dans les sièges de course F1

Selon la société britannique McLaren, une percée pionnière récente qui pourrait transformer davantage le sport automobile et au-delà, est un siège de course en fibre naturelle, considéré comme la toute première pièce de voiture de Formule 1 (F1) à être fabriquée à partir de fibres textiles renouvelables.

En collaboration avec le fabricant de poids légers durables Bcomp (Fribourg, Suisse), le nouveau siège de course fabriqué pour Carlos Sainz et Lando Norris est censé optimiser les propriétés mécaniques des fibres de lin grâce à l'architecture du tissu, en développant un siège avec la résistance et la rigidité requises, mais avec un CO₂ en moins de 75 % empreinte par rapport à son homologue en fibre de carbone. De même, par rapport à l'introduction de la première voiture avec un châssis monocoque en fibre de carbone - la McLaren MP4/1 Voiture de course de Formule 1 (F1) en 1981, qui aurait fortement influencé la conception des voitures de course à ce jour - les fibres de lin sont considérablement moins chères, réduisent les vibrations, améliorent la sécurité et constituent une alternative plus durable.

« L'utilisation de composites en fibres naturelles est le dernier exemple d'innovation pionnière en matière de matériaux composites chez McLaren », explique Andreas Seidl, directeur de l'équipe McLaren F1. « Non seulement cette solution offre des performances équivalentes à celles de la fibre de carbone, mais elle représente un autre pas en avant dans notre programme de développement durable en constante évolution, tout en soulignant notre engagement à aider la F1 à concrétiser son ambitieuse stratégie de développement durable. »

"Pendant des décennies, la F1 a été un laboratoire d'innovation pour la technologie qui a transformé non seulement le sport automobile, mais l'industrie automobile et au-delà", ajoute James Key, directeur technique de McLaren F1. "Le sport doit continuer sur la voie du développement d'options de plus en plus respectueuses de l'environnement, et notre développement et notre application de composites en fibres naturelles sont un exemple de la façon dont nous accélérons ce voyage, ainsi que l'évolution continue vers une mobilité plus propre."

Principalement utilisé dans la production de lin, McLaren note que le lin est une plante incroyablement polyvalente. De plus, le lin est un CO₂ -matière première neutre et ses fibres sont biodégradables. À la fin de la vie du siège, par exemple, il peut être broyé en un nouveau matériau de base ou recyclé thermiquement sans déchets résiduels, plutôt que de finir en décharge.

Inspirée des fines veines au dos des feuilles, la technologie propriétaire powerRibs de Bcomp fournirait une structure en grille 3D sur un côté du siège, qui est ensuite utilisée pour renforcer le tissu de renfort en fibre de lin filé et tissé de Bcomp, ampliTex. Fabriqués en tordant des fibres de lin pour former un fil épais, les powerRibs sont censés agir comme une épine dorsale du tissu de lin ampliTex qui y est lié.

Selon l'équipe McLaren F1, la conception originale du siège en fibre de carbone a été rétro-conçue par Bcomp, et la nouvelle conception a été optimisée et fabriquée par McLaren. Le siège a ensuite été testé sans problème lors des tests de pré-saison.

« La durabilité et la décarbonation sont un problème mondial, et il est fantastique de voir le sport automobile adopter des alternatives au carbone, ouvrant la voie à une adoption généralisée dans les applications de mobilité à grande échelle », a déclaré Christian Fischer, PDG et cofondateur de Bcomp, faisant écho au sentiment de l'équipe McLaren. « McLaren a toujours été un pionnier dans le sport, tant en termes de composites que de durabilité. C'est comme le match parfait et un grand honneur de collaborer avec une marque aussi prestigieuse."

Alors pourquoi McLaren a-t-il commencé à transformer des fibres naturelles en un siège de course léger et durable, par opposition à d'autres parties de la voiture ?

Selon l'équipe, ils ont vu une opportunité claire d'utiliser la technologie dans ce domaine de la voiture sur la base des règlements techniques actuels de la F1. Depuis 2019, précise l'équipe McLaren, un poids minimum du pilote de 80 kilogrammes est obligatoire. De plus, si un pilote pèse moins que cela, un lest doit être utilisé pour l'amener au poids minimum. Mais au lieu de permettre à ce lest d'être placé dans d'autres zones de la voiture, ce qui pourrait améliorer la répartition du poids, il doit être situé dans la zone immédiate du siège du conducteur.

"Avec l'introduction de la nouvelle réglementation en 2019, le siège fait désormais partie du budget de poids du conducteur, il est donc sur-conçu", explique Steve Foster, ingénieur principal en composites de McLaren F1. "Et avec Carlos et Lando pesant respectivement 72 et 68 kilogrammes, il y a beaucoup de possibilités pour le faire. Cela signifiait que, si nous en avions besoin, il y avait une marge pour utiliser un matériau bio-composite supplémentaire pour assurer une résistance et une rigidité suffisantes dans ce composant critique pour la sécurité. »

Cette résistance et cette rigidité suffisantes, ajoute McLaren, sont dues à la structure tubulaire des fibres de lin, qui sont censées fournir une faible densité et une rigidité élevée, offrant la possibilité de réduire le poids tout en améliorant simultanément l'amortissement des vibrations, ainsi que la résistance à la rupture, à la torsion et compresses. L'équipe ajoute que les fibres de lin sont considérablement plus légères, 9 % plus légères que tout autre matériau de carbone équivalent.

"Et quand nous disons" nettement mieux ", nous entendons cinq fois mieux grâce au tissu de lin ampliTex de Bcomp et à la technologie powerRibs", explique l'équipe. Une plus grande absorption des vibrations et une plus grande résistance aux chocs rendent le matériau en fibres naturelles bien adapté à une utilisation dans le siège du conducteur. Il améliore le confort et réduit les vibrations dans l'habitacle, ce qui peut avoir un effet fatigant sur les pilotes, en particulier sur une distance de course et en particulier sur les circuits avec des bordures agressives.

L'amélioration de la sécurité de la fibre de lin en fait une amélioration aux yeux de McLaren. On dit que lorsqu'elle se brise, contrairement à la fibre de carbone, elle n'est pas sujette à la rupture fragile et à l'éclatement. "Le composite d'ampliTex et de powerRibs n'est pas aussi fragile et, même s'il se brise encore, les débris les plus mous restent attachés à la structure principale à l'aide des powerRibs, qui aident à dissiper l'énergie", explique Fischer. Le comportement de rupture ductile serait également prometteur dans d'autres aspects des voitures de course F1, y compris les plaques d'extrémité de l'aile avant et le plancher, car il pourrait réduire les débris et le risque de crevaisons lors de collisions sur piste.

De plus, avec un plafond budgétaire qui sera introduit d'ici 2021, de nombreuses équipes de F1 devront réduire leurs coûts tout en maintenant et en améliorant les performances. Les équipes vont devoir travailler encore plus intelligemment, déclare l'équipe McLaren, et avec les solutions de Bcomp réduisant le coût des matières premières jusqu'à 30 % par rapport à la fibre de carbone traditionnelle, les économies de coûts importantes pourraient libérer du budget pour explorer d'autres moyens d'améliorer les performances de la voiture. .

« Là où nous voyons un potentiel important se situe dans les zones semi-structurelles non critiques de la voiture, telles que le siège du conducteur, ainsi qu’en dehors de la voiture », explique Fischer. Et c'est dans ce dernier cas, révèle Foster, que réside vraiment la possibilité immédiate d'adopter davantage les composites de fibres naturelles :« Lorsqu'elles sont utilisées intelligemment, les fibres de lin réduisent le poids et le coût, tout en maintenant et, dans certains cas, en améliorant même les performances. Il existe une gamme d'applications possibles au-delà de la voiture elle-même, y compris les engrenages de fosse, les panneaux de camion, les caisses d'emballage, les supports de distribution et les outils de moulage. "

Avec autant d'applications potentielles, déclare l'équipe McLaren, le siège de course en composite de fibres naturelles n'est qu'un début. « Ce siège est la première étape de l'application réussie des composites de fibres naturelles en F1 », conclut Seidl. « En travaillant avec Bcomp, nous pouvons identifier d'autres composants que nous pouvons remplacer par une alternative durable qui a un poids et des performances équivalents. Il n'y a pas de solution miracle dans la course à la neutralité carbone. Au lieu de cela, nous devons continuellement évaluer chaque élément de nos voitures et de nos opérations pour identifier les moyens d'améliorer les performances, de conduire l'efficacité et de réduire l'impact environnemental. »