Sparco: come nascono le componenti in fibra di carbonio

Volpiano – Vi avevamo anticipato in un precedente servizio come Sparco non sia impegnata solo sul fronte della realizzazione dei capi d’abbigliamento dei piloti, ma anche su lato OEM, ovvero nella realizzazione di componenti in fibra di carbonio per marchi del calibro di Lamborghini, Bugatti, Aston Martin, Ferrari, Maserati, Audi Quattro, Volkswagen, Bentley, AMG e Koenigsegg.

Formazione del personale

Un lato a molti meno noto di questa azienda, ma molto importante per soddisfare la richiesta che arriva sia dal mercato delle supercar che dal settore delle competizioni. Lavorare la fibra di carbonio non è però semplice e richiede anche dei costi non indifferenti, basti pensare che per formare una persona in grado di svolgere questo lavoro sono necessari 3 mesi di tempo.

Per formare 60 persone in sei mesi sono stati investiti 1.200.000 euro - 20.000 euro a persona – e gli addetti alla lavorazione della fibra di carbonio non devono essere specializzati su un singolo procedimento, ma devono essere in grado di eseguire molte più operazioni, il tutto in un reparto in cui l’età media si attesta sui 30/35 anni.

Sparco e Lamborghini: insieme per la Aventador

All’interno del reparto di lavorazione del carbonio vengono realizzate, tra le altre cose, moltissime delle componenti in fibra per la Lamborghini Aventador, la cui commessa ha un valore di circa 4 milioni di euro all’anno per Sparco, che con la Casa di Sant’Agata Bolognese ha firmato un contratto della durata di 8 anni.

Come lavorare il carbonio

La lavorazione del carbonio è però una cosa molto complessa, in quanto non si devono lasciare bolle, ed i pezzi devono collimare alla perfezione. Per ogni pelle (termine che in gergo indica una struttura di tipo tessile formata da filamenti intrecciati in maniera differente ma ancora morbidi come tessuti) che viene depositata sullo stampo, la procedura di lavorazione ne specifica ogni caratteristica: sequenza, angolo e orientamento delle fibre.

La sequenza di laminazione è inoltre molto variegata a seconda del particolare su cui si sta lavorando e dipende dalle caratteristiche strutturali che si desidera dare ad ogni singola componente. La caratteristica principale della fibra di carbonio è che essendo le fibre direzionabili a seconda delle esigenze, in base all’angolo deciso queste reagiscono diversamente alle sollecitazioni.

Lo spessore può poi essere deciso in base alle necessità. Qualora dovesse essere necessario uno spessore elevato, contenendo comunque al contempo le masse in gioco, si vanno ad inserire nel laminato i cosiddetti “core”, oppure delle schiume fresate o, ancora, dei nidi d’ape in nomex o in alluminio.

Rally e F1: strutture simili per componenti differenti

Quest’ultimo caso - spessori elevati e masse contenute – richiede di ricorrere alla cosiddetta “composizione a Sandwich”, ed è quella che viene ad esempio utilizzata per realizzare i sedili omologati per i Rally, oltre che per i telai (tra cui quelli della F1).

Le pelli hanno a loro volta vari spessori, che possono variare da 0.5 decimi di mm sino a 7/8 decimi di mm. Può inoltre variare la tipologia di tessitura (che può essere, ad esempio, a scacchiera o a spina di pesce) così come anche la tipologia di lavorazione e  la tipologia di fibra.

Le fibre - che sono per tutti i produttori abbastanza universalmente prodotte in Giappone – sono di vari tipi: da quelle puramente estetiche a quelle iperstrutturali, ed ovviamente il costo è proporzionale. Lo stesso si può dire per la resina che impregna il materiale e che può essere trasparente e meno prestazionale per i pezzi più “estetici”, oppure maggiormente performante ed in grado di resistere anche alle elevate temperature per le componenti più soggette a stress.

La resina riveste un ruolo di rilievo all’interno di una componente in fibra di carbonio, contribuendo infatti alla solidità di tutta la struttura. Al momento si sta facendo molto per l’estetica, esistono infatti svariati pacchetti estetici per le supercar, mentre nel Racing molti materiali che all’apparenza sono simili, presentano caratteristiche ampiamente differenti, ed anche i cicli di autoclave richiesti prevedono sequenze diverse rispetto a componenti pensate in prevalenza per l’estetica.

Dagli stampi all'autoclave: genesi di una componente in carbonio

Nel corso della lavorazione, dopo essere stato disposto sullo stampo, il carbonio viene rivestito con dei sacchi all’interno dei quali “si fa il vuoto” in modo da iniziare ad eliminare polvere ed aria, che costituiscono due grandi problematiche nella lavorazione del materiale, un materiale che nel prossimo futuro sarà ampiamente sviluppato (l’industria è al momento al 15% dello sviluppo della fibra di carbonio), onde divenire maggiormente accessibile da un punto di vista economico (oggi il carbonio va dai 40 euro al metro quadrato per il mercato stradale ai 200 euro al metro quadrato per la Formula 1).

Ciò che nel tempo è infatti profondamente cambiato nella lavorazione della fibra di carbonio è il sistema di resine. Queste sono oggi in grado di durare di più nel tempo e di assorbire al meglio il calore. Sono inoltre divenute più fluide e si comportano meglio nel processo di lavorazione.

Le componenti passano poi in autoclave, ove la fibra di carbonio viene riscaldata, mantenuta in temperatura (il tempo di cottura va dalle 2 alle 5 ore ed i pezzi cuociono a temperature differenti a seconda della dimensione e del materiale. Queste sono comprese tra 130 a 160 gradi) e in seguito raffreddata. Tali fattori, congiuntamente con pressione e vuoto, permettono al carbonio di indurire e diventare un prodotto finito.

Creare il vuoto è importante, poiché aria e polvere rappresentano due grandi “nemici” del carbonio. Questi non fanno lavorare gli strati, e quindi più se ne leva e più il carbonio diviene strutturale. Nell’automotive generalmente le componenti non sono così tanto sollecitate, ma in F1 le cose cambiano - anche perché gli spessori devono essere contenuti ed il mantenimento del peso è importante - pertanto, essendo le performance richieste elevate, sono necessarie delle sale di laminazione in grado di promettere dei vuoti maggiori e gli operatori addetti alla lavorazione devono indossare le cuffie, oltre che sui capelli, anche sulle scarpe, un po’ come avviene nell’ambito aerospaziale.

Tipologie di trama

Esistono inoltre differenti trame di carbonio. Queste vengono raggruppate con delle sigle alfa-numeriche (T800; T1000, tanto per fare degli esempi) in cui il valore in cifre esprime la qualità del materiale. Tanto più questo valore sarà elevato, tanto più sarà elevata la performance del carbonio.

L’ultima nata della Casa di Maranello, ovvero LaFerrari, è nata con il T1000, che costa 120 euro al metro quadrato, e che viene impiegato anche per realizzare le calotte dei caschi, così come anche le scocche della Formula 1.

Brevi cenni storici sul materiale

La fibra di carbonio la si deve ai giapponesi. Quando questi persero la guerra necessitarono infatti di sviluppare delle nuove tecnologie per portare alla ricrescita il loro sistema economico. Furono però gli americani a permettere alla fibra di carbonio di fare un enorme “salto in avanti” durante gli anni della corsa allo spazio migliorandone notevolmente il sistema di resine.

Tale materiale sarà, come precisato in precedenza, destinato nei prossimi ad effettuare un profondo salto in avanti, per divenire sempre più di uso comune e con costi sensibilmente più contenuti rispetto a quelli odierni. Nel frattempo possiamo godercelo su numerose componenti di supercar e vetture da corsa, nella cui realizzazione Sparco è all’avanguardia.