Trasferimenti tecnologici

La tecnica motoristica ha subito una continua evoluzione che ha portato dalle realizzazioni pionieristiche di oltre un secolo fa a quelle attuali, di una raffinatezza e di una efficienza straordinarie. Anche se le innovazioni si sono
succedute senza posa, molte delle idee più importanti sono state concepite già nei primi anni del Novecento; per molte di queste soluzioni però i tempi non erano ancora maturi, il che ne ha impedito una immediata messa in pratica. Tanto per dirne una, gli alberi ausiliari di equilibratura oggi sono largamente impiegati, ma per decenni e decenni sono stati  completamente ignorati, benché l’inglese Lanchester li avesse già proposti e impiegati oltre cento anni fa!

Un aspetto interessante dell’avanzamento della tecnica automobilistica riguarda le soluzioni e i materiali che sono stati sviluppati e acquisiti in altri campi, in certi casi grazie a un autentico fallout tecnologico. Spicca in particolare il contributo del mondo aeronautico, che a partire dagli anni Dieci del XX secolo è stato quello trainante, che disponeva di grandi risorse economiche, essendo di straordinario interesse militare. E a superiori investimenti corrispondono maggiori avanzamenti della tecnica…

Molta della tecnologia deriva dall'aeronautica

Tra i vari costruttori e i diversi Paesi si è verificata una vera e propria gara a inseguimento, con l’obiettivo di aumentare in misura via via maggiore le prestazioni degli aerei, per i quali ci sono delle esigenze particolarmente severe anche a livello metallurgico. Naturalmente, molte innovazioni sono state top secret per lungo tempo, ma poi sono arrivate alle auto, dando un significativo contributo allo sviluppo della tecnica in tale settore, con miglioramento delle prestazioni, della durata e/o della funzionalità complessiva.

Un esempio eclatante è costituito dalla alimentazione a iniezione. Quella diretta è stata messa a punto in Germania per i motori d’aviazione; nel 1937 già la impiegavano di serie tanto la Junkers quanto la Daimler-Benz e la BMW. Dopo la guerra, in campo auto l’hanno utilizzata un paio di ultrautilitarie tedesche con motore a due tempi (Goliath e Gutbrod) e le
Mercedes W 196 di Formula Uno, 300 SLR per le gare delle vetture Sport e 300 SL, di serie, negli anni Cinquanta.

L'iniezione diretta: nelle auto a partire dal anni '90

L’iniezione diretta di benzina sulle auto prodotte in gran serie però è diventata una realtà solo nella seconda metà degli anni Novanta, grazie anche al grande contributo fornito dall’elettronica. Pure le valvole al sodio, che stanno tornando alla ribalta in campo auto principalmente per via del sempre più spinto e diffuso ricorso alla sovralimentazione, che causa maggiori sollecitazioni termiche, sono nate per impiego aeronautico, negli anni Venti.

L’apparizione e il successivo sviluppo dei motori a reazione hanno comportato il superamento di problemi tecnologici di notevole portata. In particolare, per realizzare turbine in grado di lavorare impunemente e per lungo tempo a  temperature elevatissime, sono state sviluppati dei nuovi materiali. Si tratta delle superleghe a base di nichel, che hanno iniziato ad essere impiegate diffusamente nel corso degli anni Quaranta. Le loro eccellenti caratteristiche non sono sfuggite ai tecnici che operavano nel settore auto e motociclistico, che le hanno ben presto utilizzate per realizzare le valvole di scarico destinate ai motori più sollecitati. Pure nei turbocompressori si impiegano queste superleghe, per realizzare la girante della turbina. Nomi come Nimonic e Inconel sono ben noti a tutti gli appassionati.

Le competizioni: le prime a ricevere le nuove tecnologie

Come logico, spesso sono state le auto e le moto da competizione a giovarsi per prime di questa ricaduta tecnologica, a livello di materiali sviluppati per impiego aeronautico. È il caso di varie leghe di titanio (peraltro troppo costose per essere utilizzate sui modelli di serie), dei materiali compositi e di alcuni acciai dalle elevatissime caratteristiche meccaniche, come i maraging.

Un campo di applicazione di particolare interesse delle superleghe nate per il settore avio è quello della bulloneria destinata ad applicazioni molto gravose per via delle alte temperature o delle sollecitazioni meccaniche estreme.
Nelle bielle dei motori da competizione le viti che fissano il cappello sono realizzate con superleghe a base di cobalto che hanno una resistenza a trazione superiore a 1800 MPa (a titolo di raffronto, i migliori acciai impiegati
per le bielle e gli alberi a gomiti arrivano a 1100-1200 MPa).

Le leghe leggere: anch'esse derivanti dall'aviazione

Sempre rimanendo nel campo dei materiali, diverse leghe leggere sono state sviluppate originariamente proprio per essere impiegate sugli aerei, per i quali è essenziale abbinare una adeguata robustezza al minor peso possibile. Dopo alcune esperienze sporadiche e non certo positive, l’interesse per le leghe alluminio-zinco sembrava essere pressoché scomparso, in Europa e negli USA. All’inizio della seconda guerra mondiale le prestazioni dei caccia imbarcati Mitsubishi Zero avevano destato uno straordinario interesse nei tecnici americani.

È stato proprio analizzando un esemplare abbattuto di tale velivolo che ci si accorse del largo impiego, nella sua struttura, di una lega alluminio-zinco dalle elevatissime caratteristiche meccaniche. Si trattava della ESD sviluppata dalla  Sumitomo nel 1936. Inutile dire che poco tempo dopo negli USA era già disponibile la 75S, rapidamente divenuta 7075 dalla composizione assolutamente analoga (questa lega, oggi largamente impiegata, per molti anni è stata conosciuta da noi col nome di Ergal).

Gli oli sintetici

I primi oli sintetici di impiego pratico sono apparsi in Germania durante la seconda guerra mondiale, destinati a  lubrificare mezzi militari. I chimici tedeschi hanno compiuto studi formidabili, realizzando una serie di lubrificanti
dalle eccellenti caratteristiche, partendo dai quali sono stati poi sviluppati quelli utilizzati in tutto il mondo dapprima in campo aeronautico e in seguito anche in quello automotive.

I riporti superficiali di DLC, dei quali oggi si parla tanto per via delle straordinarie caratteristiche (bassissimo coefficiente di attrito, elevata durezza) e che da anni spopolano in Formula Uno, sono nati invece per applicazioni industriali, e solo in seguito sono stati adottati a livello motoristico. Applicati con un procedimento PVD (e non galvanicamente, come il cromo), oggi si usano sugli spinotti, sui segmenti, sui bilancieri a dito, sulle punterie, etc… Pure le cinghie dentate sono nate, negli anni Quaranta, per impieghi industriali. E le molle pneumatiche per il richiamo delle valvole erano già state utilizzate sui motori navali molti anni prima di venire impiegate sui motori di Formula Uno.

Le trasmissioni automatiche

Le trasmissioni automatiche automobilistiche di schema convenzionale prevedono invariabilmente un convertitore di coppia idraulico a monte del cambio. Tale dispositivo deriva direttamente dal riduttore idrocinetico ideato da Hermann Fottinger dei cantieri navali Vulkan di Amburgo nei primi anni del XX secolo, partendo dal quale nel 1920 Rieseler ha sviluppato una trasmissione con elemento di reazione fisso nel gruppo idraulico e con ruotismi epicicloidali nella parte meccanica.

Le prime applicazioni in campo automobilistico si sono avute all’inizio degli anni Trenta. Per quanto riguarda le trasmissioni a doppia frizione, sono arrivate al settore automotive dalle macchine operatrici, che le impiegavano già da decenni.