Technický ředitel Williamsu Pat Symonds pro F1 Racing popisuje, jaké materiály se používají při konstrukci vozů Formule 1.
Jaké materiály se používají pro stavbu vozu Formule 1?Pat Symonds: Když inženýři začali poprvé s konstrukcí vozů, považovali kov za jediný materiál, který může poskytnout pevnost a tuhost potřebnou pro průmyslové účely.
Stále používáme hodně kovu, každý je přizpůsobený pro určitou aplikaci. Například na vozu F1 byste našli přes 20 různých druhů hliníku a 30 odlišných druhů oceli, stejně jako exotičtější kovy, jako je titan, hořčík a Inconel (superslitina vyráběná z niklu, chromu a železa).
Když byly počátkem 20. století vyvinuty plasty, otevřely nové příležitosti v rámci tvarovatelnosti a lehkosti, ale žel nebyly ani pevné ani tvrdé. Kompozitní materiály - a obzvlášť uhlíková vlákna vyztužená polymery - poskytují to nejlepší z obou světů. Jsou přibližně pětkrát pevnější než ocel při třetinové hmotnosti. Proto se tolik využívají při konstrukci vozu F1.
Jak byly tyto kompozitní materiály poprvé vyvinuty?PS: Před vyvinutím uhlíkového vlákna bylo dostupných několik kompozitních materiálů, samozřejmě včetně skelného vlákna. Když v těchto dnech ale hovoříme o kompozitech, vybavují se nám spíše uhlíková vlákna.
Poprvé byla komerčně vyvinuta na Royal Aircraft Establishment ve Farnborough v roce 1963. Stála kolem 300 liber za kg, což odpovídá dnešním 5 000 liber (kolem 152 tis. Kč) za kg v dnešních cenách. Nyní stojí kolem 14 liber (425 Kč) za kg a předpokládá se, že v příštích pěti letech jejich cena poklesne na polovinu s tím, jak je kosmický a běžný automobilový průmysl začíná více využívat.
Vrstvy uhlíkových vláken se před dalším zpracováním zabalí a vysaje se vzduch
Po vyvinutí první výroby pro praktické využití uhlíkových vláken ale Spojené Království při narůstající komercionalizaci brzy žel o své vedení v této oblasti přišlo. Obzvlášť Japonsko silně investovalo do svých výrobních znalostí, pak jej následovaly USA, když se prokázala, jak je tento materiál vhodný pro kosmické a vojenské aplikace.
Jsou všechny kompozity stejné?PS: Ne. Stejně jako u vozu F1 používáme přes 50 druhů kovu, tak rovněž používáme různé typy kompozitních materiálů. Ve skutečnosti může být využíváno kolem 30 typů uhlíkových vláken, byť dostupných jsou stovky různých kombinací - stejně jako kompozitů vyztužených jinými materiály než je uhlík - například Kevlarem či Zylonem.
Co myslíš pod pojmem "kombinace?"PS: Kompozity z uhlíkových vláken jsou někdy známy jako uhlíkové vyztužené plasty. To naznačuje, že se kompozit skládá ze dvou odlišných složek: z podkladové polymerické pryskyřice a z vyztužujících vláken.
Vlákna samotná jsou vyráběna odlišnými způsoby, aby bylo dosaženo různých designových cílů, jako je například vysoká pevnost či snad extrémní tvrdost na úkor určité pevnosti. Vlákna samotná, což jsou filamenty z čistého uhlíku o tloušťce jedné desetiny lidského vlasu, jsou společně stočená do svazku (tow), který může obsahovat 1 až 12 tisíc filamentů.
Díl se vkládá do autoklávu, kde za vysokého tlaku a teploty dojde k vyztužení pryskyřice
Z těchto svazků mohou být utkány různé druhy tkaniny, které mohou mít u jakéhokoliv typu uhlíku odlišné vlastnosti. Nejjednodušší je "jednosměrné" uhlíkové vlákno. Jak už název napovídá, všechny svazky směřují jedním směrem, což dává tkanině v tomto směru velkou pevnost, ale malou v úhlu 90 ° k tomu svazku. Běžnější jsou tkané materiály, kdy jsou svazky propleteny, stejně jako u oblečení. To poskytuje více pevnosti v mnoha směrech.
Ale nejde jen o různé druhy uhlíku a utkání, co nabízí odlišné vlastnosti. Uhlík je zapuštěn do polymerické pryskyřice a její různé druhy se používají pro vyvážení nákladů s využitelností a teplotní odolností.
Typ uhlíkových vláken, který se využívá ve Formuli 1, je "pre-preg." Jde o materiál, který už má svazky uhlíku zapuštěné do nevytvrzené pryskyřice.
Mohl bys popsat základní výrobní proces?PS: Detaily výroby mohou být velmi složité, ale obecně se látka pre-pregu ukládá do forem (které jsou samotné také vyráběné z uhlíkových vláken). Na sebe jsou ukládány nařezané vrstvy v přesných místech.
Často se využívá laser či jiný vizuální systém, aby při laminaci pomohly umístit každou vrstvu do přesné pozice, kterou designér určil. Poté se vrstvy zahalí látkou podobnou bavlně, která nasákne zbytky pryskyřice, a obalí se nepropustným plastovým filmem. Poté se do laminátu aplikuje vakuum, aby vše bylo ve formě bezpečně upevněno.
Pak se celá forma a komponent umístí do autoklávu, což je v podstatě vysoce natlakovaná trouba, kde pryskyřice vytvrdne a vytvoří se hotový díl.
Odlévání tekutého kovu při výrobě motoru
Dochází k opotřebení materiálu?PS: V podstatě ne - alespoň en v tomto kontextu. Největším problémem při udržení materiálu v provozu je zajištění toho, aby nebyl poškozený. Když je poškozen kovový díl, je snadné to odhalit, protože se část ohne či praskne. Existuje také mnoho nedestruktivních testovacích technik, které byly za ta léta vyvinuty, pro odhalení prasklin v kovových dílech, avšak mnoho z nich spoléhá na to, že se prasklina objeví vždy na povrchu daného dílu.
Uhlíková vlákna, byť jsou při výrobě efektivně sloučena, mají kvůli své konstrukci stále několik povrchů. Pro odhalení jakékoliv podpovrchové delaminace, která by mohla vést ke katastrofálnímu selhání dílu - byť se prostému oku se zdá perfektní, jsou vyžadovány speciální techniky, jako je například ultrazvukové skenování.
Dočkáme se podobného průlomu u kovových materiálů?PS: Ano, už nyní používáme mnoho kovových matricových kompozitních hliníkových materiálů, které využívají zpevňování materiálu - obvykle se hliník zesiluje pomocí silikonových karbidů. Používáme jeden, který obsahuje nanočásticové zpevnění. I ocel, která je tady už léta, se neustále vyvíjí tak, aby nabízela lepší vlastnosti.
Odhalování povrchových vad kovových materiálu je jednodušší než u kompozitů, kde se používá například ultrazvukové skenování
© Foto: BMW Motorsport
Lewis Hamilton se po letní pauze vrací zpět do dění formule 1 a hned na úvod ho čeká závod, který může zásadně ovlivnit jeho sezonu. Britský šampion tak vstupuje do víkendu s vědomím, že následující velká cena je pro něj i pro Ferrari mimořádně důležitá.
S blížícím se oznámením jezdecké sestavy pro první sezónu týmu Cadillac ve Formuli 1 se podle očekávání tým přiklání ke zkušeným závodníkům. To zároveň značně snižuje šance mladého amerického jezdce Coltona Herty na místo v nové stáji.
Podle neoficiálních zpráv Ferrari připravuje při nadcházející Velké ceně Itálie v Monze speciální poctu k 50. výročí prvního titulu mistra světa Nikiho Laudy.
Lewis Hamilton zažil u Ferrari svůj nejúspěšnější začátek kariéry u nové stáje. Sedminásobný mistr světa zůstává přesto optimistický a věří v dlouhodobou vizi týmu.
Jacques Villeneuve je přesvědčen, že za nedávnou nadvládu Red Bullu stojí především Max Verstappen. Podle něj by si tým měl více uvědomovat, že současné úspěchy nejsou jen zásluhou technické převahy, ale hlavně vynikajících jezdeckých schopností své hvězdy.
Poradce Cadillacu pro Formuli 1, Mario Andretti, vyzval fanoušky, aby brali za pravdu pouze oficiální informace týmu, zatímco stáj chystá oznámení složení jezdeckého dua pro sezonu 2026. Andretti tím reaguje na množící se spekulace a snaží se udržet kontrolu nad komunikací směrem k médiím i fanouškům.
Red Bull plánuje dokončit ročník 2025 s prakticky stejnou specifikací monopostu, jakou představil při Velké ceně Maďarska.
McLaren MCL39 se sice rychle zařadil mezi nejdominantnější vozy sezony 2025, ale zimní testy v Bahrajnu odhalily i jeho slabší stránku. Podle jezdců byl monopost na samotné hranici možností obtížně ovladatelný, což ukazuje, že cesta k současné formě nebyla bez komplikací.
Podle spekulací by Red Bull mohl do dohody o odchodu Christiana Hornera zařadit ustanovení, které by mu znemožnilo vrátit se do Formule 1 v jiné funkci. Pro stáj z Milton Keynes by šlo o preventivní krok, jak zabránit tomu, aby jejich bývalý šéf v budoucnu posílil konkurenci.
Esteban Ocon měl u Alpine těžké období, kdy ho problémy týmu omezovaly. V Haasu naopak našel tým, kde se otevřeně komunikuje a všichni spolupracují, což mu umožňuje jezdit tak, jak umí.
Lewis Hamilton se od svého příchodu do Ferrari v roce 2025 potýká s problémy, které budí velkou pozornost. Podle Juana Pabla Montoyi ale nemusí jít jen o výkon jezdce.
Sebastian Vettel podpořil návrat motorů V10 do Formule 1, které podle něj měly nezaměnitelný zvuk a charakter. „Nešlo jen o výkon, ale i o emoce, které dokázaly probudit v každém fanouškovi,“ řekl čtyřnásobný mistr světa.