McLaren et Bcomp présentent le premier siège F1 en fibres de lin renouvelables

Selon McLaren (Royaume-Uni), une percée pionnière récente qui pourrait transformer le sport automobile et au-delà, est un siège de course en fibres naturelles, considéré comme la toute première pièce de Formule 1 (F1) faite de fibres textiles renouvelables.

Collaboration avec Bcomp : performance équivalente, -75 % CO2

En collaboration avec le fabricant léger durable Bcomp (Fribourg, Suisse), le nouveau siège de course pour Carlos Sainz et Lando Norris optimiserait les propriétés mécaniques des fibres de lin par l'architecture textile, développant un siège avec la résistance et la rigidité requises, mais avec une empreinte CO2 75 % inférieure à son homologue en fibre de carbone. De même, comparé à l'introduction de la première voiture à châssis monocoque carbone — la McLaren MP4/1 F1 en 1981, qui a heavily influencé la conception des voitures de course jusqu'à aujourd'hui — les fibres de lin sont considérablement moins chères, réduisent les vibrations, améliorent la sécurité et sont une alternative plus durable.

« L'utilisation de composites à fibres naturelles est le dernier exemple d'innovation pionnière en matériaux composites chez McLaren », explique Andreas Seidl, directeur de l'équipe McLaren F1. « Non seulement cette solution offre une performance équivalente à la fibre de carbone, elle représente une nouvelle étape dans notre programme de durabilité en évolution, tout en soulignant notre engagement à aider la F1 à transformer sa stratégie ambitieuse de durabilité en action. »

« Depuis des décennies, la F1 est 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 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 application de composites à fibres naturelles en est un exemple de la façon dont nous accélérons ce voyage, ainsi que l'évolution continue vers une mobilité plus propre. »

Propriétés du lin : légèreté, amortissement, sécurité

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

Inspirée par les fines nervures au dos des feuilles, la technologie powerRibs propriétaire de Bcomp créerait une structure en grille 3D sur un côté du siège, utilisée pour renforcer le tissu de renfort en lin filé et tissé ampliTex. Fabriqués en torsadant des fibres de lin pour former un fil épais, les powerRibs agiraient comme une colonne vertébrale pour le tissu amplitex lié à celui-ci.

Selon l'équipe McLaren F1, le design original du siège carbone a été rétro-conçu par Bcomp, et le nouveau design optimisé et fabriqué par McLaren. Le siège a ensuite été testé en pré-saison sans aucun problème.

« La durabilité et la décarbonation sont un enjeu mondial, et c'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 », déclare 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 pour les composites que pour la durabilité. On a l'impression que c'est le match parfait et un grand honneur de collaborer avec une marque si prestigieuse. »

Pourquoi commencer par le siège ? Réglementation poids pilote 2019

Selon l'équipe, ils ont vu une claire opportunité d'utiliser la technologie dans cette zone de la voiture basée sur les réglementations techniques F1 actuelles. Depuis 2019, un poids minimum de pilote de 80 kg est imposé. De plus, si un pilote pèse moins, du lest doit être utilisé pour l'amener au poids minimum. Mais au lieu de permettre ce lest d'être placé ailleurs dans la voiture, ce qui pourrait améliorer la répartition des masses, il doit être situé dans la zone immédiate du siège du pilote.

« Avec l'introduction du nouveau règlement en 2019, le siège fait maintenant partie du budget poids du pilote, donc il est surdimensionné par conséquent », explique Steve Foster, ingénieur composites principal McLaren F1. « Et avec Carlos et Lando pesant 72 kg et 68 kg respectivement, il y a beaucoup de marge pour faire cela. Cela signifiait que, si nous devions, il y avait de la marge pour utiliser du matériau biocomposite supplémentaire pour assurer résistance et rigidité suffisantes dans ce composant critique pour la sécurité. »

Cette résistance et rigidité suffisantes, ajoute McLaren, sont dues à la structure tubulaire des fibres de lin, qui offriraient faible densité et haute rigidité, permettant de réduire le poids tout en améliorant simultanément l'amortissement des vibrations, ainsi que la résistance à la rupture, torsion et compression. L'équipe ajoute que les fibres de lin sont considérablement plus légères, étant 9 % plus légères que tout matériau carbone équivalent.

« Et quand on dit "significativement meilleur", on veut dire cinq fois meilleur grâce au tissu lin ampliTex et la technologie powerRibs de Bcomp », dit l'équipe. Une plus grande absorption des vibrations et résistance à l'impact rend le matériau naturel bien adapté à l'usage dans le siège du pilote. Cela améliore le confort et réduit les vibrations dans le cockpit, qui peuvent avoir un effet fatiguant sur les pilotes, surtout sur une distance de course et particulièrement sur les circuits avec des vibreurs agressifs. »

Comportement à la rupture ductile : sécurité accrue

L'amélioration de la sécurité par la fibre de lin en fait aussi une amélioration aux yeux de McLaren. Il est dit que lorsqu'elle casse, contrairement à la fibre de carbone, elle n'est pas sujette à la rupture fragile et aux éclats. « Le composite ampliTex et powerRibs n'est pas aussi fragile, et bien qu'il casse encore, les débris plus doux restent attachés à la structure principale grâce aux powerRibs, qui aident à dissiper l'énergie », explique Fischer. Le comportement de rupture ductile montrerait des promesses dans d'autres aspects des voitures de F1, notamment les extrémités d'aileron avant et le plancher, car cela pourrait réduire les débris et le risque de crevaison lors des collisions en piste.

De plus, avec un plafond budgétaire qui sera introduit d'ici 2021, de nombreuses équipes F1 devront réduire les coûts tout en maintenant et améliorant la performance. Les équipes devront travailler encore plus intelligemment, dit l'équipe McLaren, et avec les solutions de Bcomp réduisant le coût matière première jusqu'à 30 % par rapport au carbone traditionnel, les économies significatives pourraient libérer du budget pour explorer d'autres façons d'améliorer la performance de la voiture.

« Là où nous voyons un potentiel significatif, c'est dans les zones non critiques, semi-structurelles de la voiture, comme le siège du pilote, ainsi qu'en dehors de la voiture », dit Fischer. Et c'est ce dernier point, révèle Foster, où la portée immédiate pour une adoption plus large des composites à fibres naturelles réside vraiment : « Utilisés intelligemment, les fibres de lin réduisent le poids et le coût, tout en maintenant et, dans certains cas, en améliorant même la performance. Il y a une gamme d'applications possibles au-delà de la voiture elle-même, incluant équipement de stand, panneaux de camion, caisses d'emballage, tribunes de chronométrage et outillages de moulage. »

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