Conheça, em todas as etapas, como é fabricado um carro de Fórmula 1

Elaboração do veículo começa com muita antecedência - desde um ano e meio antes da temporada atual - e termina apenas na primeira ida à pista

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Você sabe o que é usado para construir um carro de Fórmula 1, quanto tempo leva para fazê-lo e quantas pessoas estão envolvidas? Descubra isso e muito mais aqui.

De quantas peças é feito um carro de F1?

Cada carro de F1 é composto por cerca de 14500 componentes individuais (de acordo com um relatório da Renault), e cada item é feito sob medida, com Desenho Auxiliado por Computador (CAD) usado para desenvolver as peças e Manufatura Auxiliada por Computador (CAM) ou processamento manual para construí-las.

Ao contrário de muitas categorias, os veículos são completamente únicos para cada equipe – ao contrário da Fórmula 2, que tem um modelo padrão, ou mesmo da Fórmula E, que tem um chassi definido – mas há uma tendência à padronização de algumas peças.

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A partir de 2022, os carros devem utilizar certas peças 'padrão' e outras 'prescritas', como aerodinâmica das rodas e do assoalho, que devem ser feitas de acordo com um design escolhido. Há também 'peças transferíveis', como caixas de câmbio e embreagens, que podem ser compradas e vendidas entre os times.

Os regulamentos técnicos definem seções de regras que limitam os designs. Isso inclui definir dimensões específicas para asas e bargeboards, áreas aerodinâmicas proibidas e proibir certas ligas de alto custo em motores.

Um carro novo é produzido a cada ano, mas ao contrário de um veículo de rua, que normalmente permanece o mesmo depois de lançado na fábrica, uma máquina de F1 é continuamente desenvolvido, com novas peças sendo introduzidas corrida a corrida.

A Formula 1 car on track

A Formula 1 car on track

Photo by: Mark Sutton / Motorsport Images

Quando o processo começa?

Projetar um carro de F1 leva muito mais tempo do que você imagina. As principais escuderias começam a trabalhar com mais de uma temporada de antecedência – por exemplo, o trabalho em um modelo de 2021 teria começado nos meses finais de 2019.

O processo começa com os líderes das equipes de motor e chassi discutindo uma abordagem geral e respondendo ao feedback dos pilotos sobre o veículo atual. O primeiro trabalho envolve uma equipe de conceito avaliando quaisquer novas ideias.

À medida que o ano anterior ao lançamento do carro avança, o design torna-se mais envolvente e detalhado, e o foco do grupo se afasta lentamente do desenvolvimento do carro atual para produzir o futuro.

Durante a temporada, mais e mais funcionários de design são transferidos para trabalhar no novo modelo, mas é apenas entre as temporadas que as coisas se encaixam fisicamente, com itens fabricados externamente testados e projetos transformados em peças reais.

Design e desenvolvimento

O desenvolvimento do carro começa no escritório de design, onde equipes de pessoas se sentam atrás de computadores CAD produzindo desenhos 3D complexos de novas peças, que podem chegar às centenas todos os dias.

Diferentes subgrupos cuidam de diferentes áreas ou aspectos do carro – como transmissão, eletrônica, mecânica e aerodinâmica, além do projeto composto, que envolve o planejamento da forma como as peças são fabricadas.

A aerodinâmica é uma das áreas mais importantes e as equipes normalmente têm três ou quatro grupos separados, cada um com uma área de foco diferente. Eles criam projetos para testar em CFD (dinâmica de fluidos computacional) para decidir quais vão para o teste de túnel de vento.

No passado, algumas equipes realmente usavam carros em escala real em túneis de vento, mas agora o máximo é definido em 60% para reduzir custos (já que as peças custam muito mais para construir em escala real do que 60%).

A maioria das peças do modelo agora são fabricadas com prototipagem rápida e impressão 3D, com as asas feitas de metal. No túnel, o carro é aparafusado a uma coluna central e um ventilador sopra ar sobre ele com um cinto funcionando a uma velocidade correspondente.

O modelo é preenchido com sensores para registrar velocidade e pressão e a coluna é conectada a uma balança sensível para medir o downforce. O carro é movido dinamicamente para alterar a altura do percurso e a inclinação, como acontece na pista.

As equipes agora estão limitadas a um túnel - no passado, a Ferrari era conhecida por rodar 24 horas por dia, 7 dias por semana em três locais! – e a velocidade é limitada a um máximo de 180 km/h, o que significa que eles não podem testar completamente todos os aspectos do desempenho do carro.

Há também limites na quantidade de tempo que pode ser gasto em CFD e no túnel de vento, dependendo de onde uma equipe terminou a temporada anterior. O último colocado fica 25% mais tempo no túnel do que os atuais campeões.

A Formula 1 wind tunnel model

A Formula 1 wind tunnel model

Photo by: Manor Racing

Fabricação

Cerca de 80% do carro é feito de compósitos e a fibra de carbono 'pré-impregnada' é o material principal. Este tecido de fios pré-revestidos com resina é fornecido em rolos gigantes e armazenado em freezers para mantê-lo fresco.

As peças de fibra de carbono são criadas com um padrão, normalmente feito de epóxi usando fresadoras de cinco eixos que usam dados CAD para cortar com uma precisão de 0,05 mm. Os padrões são então usados ​​para fabricar um molde fêmea em fibra de carbono, que é utilizado para fazer a peça final.

As áreas de fabricação de compósitos de uma fábrica da F1 são ambientes clínicos, com pressão do ar, umidade e temperatura rigidamente controladas e todos os trabalhadores usando macacões de proteção e protetores de calçados limpos. Isso ocorre porque quaisquer impurezas que entrarem na peça podem causar falhas catastróficas.

Como exemplo, a McLaren supostamente tem 130 pessoas trabalhando em peças compostas a qualquer momento, na sala limpa, acabamento e montagem, oficina de modelagem e oficinas mecânicas. Equipes menores terceirizam esse processo de fabricação.

A esteira de fibra de carbono é cortada com precisão em formas específicas – definidas pelo departamento de design de compósitos – e estas são dispostas de maneira muito precisa, pois diferentes direções dos fios proporcionam diferentes propriedades e direções de resistência.

O layup da peça ainda é feito manualmente, auxiliado por um sistema de posicionamento a laser guiado por computador. Mais camadas são usadas em peças que exigem mais estresse, e algumas peças – como o chassi – têm espessuras diferentes em áreas variadas, dependendo dos requisitos de rigidez.

De fato, a natureza complexa da fabricação de fibra de carbono permitiu que as equipes criassem asas que são mais fracas em certas áreas e podem flexionar sob carga, passando por testes de estática, mas saindo na pista. A asa traseira da Mercedes foi acusada de fazer isso no final de 2021.

Uma vez que o carvão vai ao molde, ele é colocado em um saco a vácuo, em uma autoclave (um grande forno) e pressionado. Em seguida, é deixado a uma temperatura e pressão controladas por horas.

As altas temperaturas na autoclave derretem a resina entre os fios de carbono para que ela se espalhe e depois endureça, criando uma parte sólida. O número de tratamentos a vácuo e processos de cura térmica também podem afetar a peça final.

Muitos componentes são feitos em duas ou mais seções - no chassi monocoque, por exemplo, são duas metades (superior e inferior) que são coladas; as asas dianteiras e traseiras são ocas, unidas para criar a construção final.

Ao lado do processo de fibra de carbono, há também uma grande quantidade de fabricação de metais. A Alpine, por exemplo, opera 16 máquinas para processar todas essas peças e as substitui a cada três anos.

Andrew Scrowther, CNC Machinist, McLaren

Andrew Scrowther, CNC Machinist, McLaren

Photo by: McLaren

Teste de peças

Lembra daquelas 14500 peças mencionadas no início? Bem, todas devem ser inspecionadas e aprovadas antes de chegarem ao carro em si – e também não há apenas uma de cada.

Enormes quantidades de testes são feitas antes que o carro gire uma roda para garantir o máximo de certeza possível na confiabilidade – e o número de pilotos que chegam até a bandeirada em corridas modernas comparado a 10 anos atrás mostra que isso funciona.

Os materiais são colocados sob o microscópio (literalmente) e todas as peças serão submetidas a testes não destrutivos (END) com técnicas de raios-x ou ultrassom para avaliar a colagem das juntas e a condição do laminado, verificações de firmeza, verificações visuais e uma limpeza completa.

Máquinas de medição por coordenadas (CMMs) baseadas em computador e dispositivos portáteis a laser também são usados ​​para checar as dimensões, medindo com precisão de mícrons para garantir o ajuste perfeito e a legalidade.

Um nosecone, por exemplo, passará por uma inspeção composta, varredura a laser hexagonal, NDT composto para trincas usando um acoplante ultrassônico, penetrante fluorescente para verificar trincas e testes de estresse físico.

Todos os subconjuntos e montagens são então montados e executados em plataformas de teste dinâmicas que colocam as peças em seu ritmo, combinando as temperaturas e os ciclos de movimento que eles esperariam ver em ação na pista.

Cada peça recebe uma quilometragem ou 'vida' baseada no tempo, após a qual deve ser removida e substituída, e os componentes, principalmente os críticos de segurança, são frequentemente testados para três ou quatro vezes a vida útil necessária, apenas para ter certeza.

As equipes também devem incluir um número crescente de estruturas de colisão ao redor do carro e devem ser aprovadas nos testes da FIA antes que o veículo seja certificado. Estes incluem impacto frontal, traseiro e lateral e capotamento, e são extremamente destrutivos.

Primeira ignição

É quando tudo se torna muito real. Na fábrica, a unidade de potência, o sistema de combustível, a hidráulica, a transmissão e o sistema de refrigeração são todos fixados ao chassi e conectados para serem testados.

Nesse ponto, o processo de design está na metade, então ainda há um longo caminho a percorrer. O carro ainda não tem toda a carroceria montada, então já foi visualmente descrito como o 'Robocop quando ele tira toda a pele'.

Uma vez que todas as peças são fabricadas e prontas para serem montadas, a primeira construção real leva cerca de uma semana, com o carro montado no compartimento de corrida. O chassi monobloco é a seção central e todos os subconjuntos são aparafusados ​​nele.

A scenic view of the Barcelona pit straight

A scenic view of the Barcelona pit straight

Photo by: Mark Sutton / Motorsport Images

Shakedown e testes

É quando o carro sai da garagem e vai à pista pela primeira vez. As equipes devem dar um shakedown para garantir que ele tenha sido aparafusado corretamente e possa andar, em velocidade, sem problemas.

As escuderias costumam fazer isso em um 'dia de filmagem' designado com corrida limitada a menos de 100 km. Isso garante que o carro esteja funcionando bem para que possam concentrar seu tempo limitado de testes de pré-temporada na configuração antes da primeira corrida.

Quanto custa um carro de Fórmula 1?

Os gastos são limitados a US$ 140 milhões (cerca de R$ 760 milhões) por temporada em 2022, reduzindo para US$ 135 milhões (R$ 733 milhões) a partir de 2023. Isso cobre todos os custos de desempenho do carro e exclui marketing e salários dos pilotos e dos três membros mais caros da equipe.

Os motores são a parte mais cara - cerca de R$ 87,10 milhões por ano – embora para isso as equipes obtenham várias unidades. Estima-se que para construir uma sozinha seja de cerca de R$ 25,40 milhões.

O chassi supostamente custa cerca de R$ 7,26 milhões, com a caixa de câmbio em R$ 5,44 milhões e uma asa dianteira em R$ 1,08 milhão cada (e os times precisam de muitas delas). Até o volante - graças à sua eletrônica complexa - custa cerca de R$ 363 mil.

Os pneus são uma pechincha (em comparação aos outros itens), com R$ 10,8 mil por conjunto - embora se considerar que uma equipe tem 20 conjuntos em cada GP (13 secos, quatro intermediários e três de pista molhada), resulta em cerca de R$ 216 mil por carro nos fins de semana de corrida.

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