Carbonio

A Le Mans e in Italia Brembo ci ha raccontato in anteprima i freni carbonio-carbonio utilizzati nei migliori prototipi di oggi. Sono selvaggi.

Togli le ruote alla Ferrari 499P vincitrice di Le Mans e troverai freni che sembrano alieni. Lo stesso vale per tutte le hypercar contro cui gareggia, le auto LMP2 e le macchine di Formula 1. Tutti utilizzano freni "carbonio-carbonio" che funzionano utilizzando molti degli stessi principi dei freni a disco convenzionali per auto da strada, ma per il resto sono quanto più diversi possibile.

La ghisa è da tempo il materiale preferito per i dischi dei freni per lo stesso motivo per cui è ottima per le padelle: non è un ottimo conduttore di calore. È anche economico. Ovviamente, quando la pastiglia del freno incontra il rotore del freno, l'attrito risultante genera calore. Non tutto il calore generato dal cuscinetto viene trasferito al rotore stesso, ma il calore trasferito rimane. Ciò significa che è semplice mantenere un disco in ghisa in un buon range operativo. In altre parole, non fa né troppo caldo né troppo freddo.

I freni carbonio-carbonio, che non sono i freni carbonio-ceramica visti nelle auto stradali ad alte prestazioni, sono stati sviluppati per un progetto a costo zero, il Concorde. Il risparmio di peso è stata la massima priorità durante lo sviluppo del Concorde e, secondo un documento scritto dagli ingegneri Dunlop, l'uso di freni carbonio-carbonio anziché l'acciaio comune negli aerei ha consentito di risparmiare oltre 1320 libbre. L'elevata velocità di decollo del jet supersonico, pari a 250 mph, rendeva necessari anche freni potenti.

Ben presto, i freni carbonio-carbonio migrarono verso la Formula 1. Brabham fu la prima a sperimentare i freni in carbonio a metà degli anni Settanta. I team hanno iniziato con una sorta di rotore composito in acciaio al carbonio, poi con dischi interamente in carbonio. Fu solo nel 1982 che un'auto di F1 con freni in carbonio vinse un Gran Premio: Nelson Piquet alla guida di una Brabham BT49B in Brasile. Ma i loro vantaggi erano evidenti e, alla fine del decennio, i freni carbonio-carbonio erano onnipresenti nella F1.

Brembo ha invitato R&T sia a Le Mans che nella sua fabbrica di prodotti da corsa a circa un'ora da Milano per conoscere i suoi freni da competizione per auto sportive. I regolamenti GT vietano l'uso di freni carbonio-carbonio, quindi tutte le GT4, GT3 e GTE che corrono in tutto il mondo utilizzano i tradizionali dischi in ghisa, ma entrambe le classi Hypercar e LMP2 utilizzano questi sistemi più elaborati.

Brembo non è l'unico fornitore, ma tra lui e la controllata AP Racing, l'azienda stima che circa il 90 per cento delle vetture sulla griglia avevano almeno uno dei suoi componenti.

La classe Hypercar del FIA World Endurance Championship (WEC) e la classe GTP dell'IMSA sono costituite da prototipi costruiti secondo due diversi regolamenti, LMH e LMDh. Di conseguenza Brembo propone per ciascuno un impianto frenante diverso. Proprio come nel Concorde, i rotori in carbonio-carbonio fanno risparmiare molto peso. I rotori LMH pesano 6,6 libbre, i rotori LMDh pesano 7 libbre e i rotori LMP2 pesano solo 6,2 libbre. Confrontalo con i rotori in ghisa utilizzati nella classe GTE, che pesano 24 libbre. Ok, quindi non proprio lo stesso risparmio di peso ottenuto con il Concorde, ma è tutto relativo. L'aereo di linea pesava 173.500 libbre a vuoto; una Hypercar di Le Mans pesa 2271 libbre.

Le auto da corsa moderne hanno tutte requisiti di peso minimo, quindi non è necessario risparmiare ogni grammo possibile, ma i rotori dei freni sono un posto particolarmente utile per ridurre il peso. Tagliare sia la massa non sospesa che quella rotazionale aiuta l'auto ad accelerare, manovrare, guidare e, sì, a fermarsi meglio.

Le proprietà termiche dei dischi carbonio-carbonio sono diverse rispetto alle tradizionali unità in ghisa e persino ai dischi carbonio-ceramici. Il carbonio-carbonio non funziona davvero a freddo, ma resiste a più calore rispetto ai freni in ghisa. D’altro canto, il carbonio-carbonio è addirittura migliore della ghisa nel rimanere entro una finestra operativa ideale.

Sebbene sia le auto LMH che quelle LMDh utilizzino la stessa composizione di materiali nei rotori e nelle pastiglie, ci sono alcune differenze fondamentali. Le auto LMDh hanno un motore elettrico inserito tra il motore e il cambio, quindi tutta la frenata rigenerativa proviene dall'asse posteriore. Le auto LMH, ad eccezione delle voci corsare non ibride, hanno motori elettrici sull'asse anteriore, quindi tutta la rigenerazione proviene dalla parte anteriore. In sostanza, ciò significa che i rotori anteriori di un'auto LMDh devono svolgere più lavoro, mentre gli ancoraggi anteriori di un'auto LMH hanno un aiuto ibrido. Ciò definisce i requisiti di raffreddamento per ciascuno.