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Dov'è l'automobile conveniente in fibra di carbonio?
Le parti di automobili in fibra di carbonio sono state utilizzate per decenni in supercar europee da oltre 1 milione di dollari, da Ferrari e McLaren. Ma per la prima volta, una manciata di modelli del 2016 venduti nei concessionari di auto di quartiere saranno caratterizzati da materiali in fibra di carbonio ultraleggeri ma costosi. La nuova berlina BMW serie 7, che parte da circa $ 80.000, così come le auto sportive Alfa Romeo 4C e Chevrolet Corvette Z06 dal prezzo simile, utilizzano elementi in fibra di carbonio.
Il telaio della BMW Serie 7 combina acciaio, alluminio e plastica rinforzata con fibra di carbonio. Nell'immagine sopra, le parti nere intorno ai telai delle porte e sul tetto sono in fibra di carbonio.
Ma non lasciarti ingannare dal pensare che le auto in fibra di carbonio siano al culmine del mainstream. Sebbene il costo dei materiali e della produzione in fibra di carbonio sia diminuito negli ultimi decenni, rimane proibitivo per applicazioni tutt'altro che limitate nei veicoli di nicchia. Sebbene i crescenti standard di efficienza del carburante abbiano innegabilmente motivato l'industria automobilistica a perseguire la tecnologia, questa entrerà in produzione solo quando le case automobilistiche ritengono che il materiale possa conferire un tocco in stile supercar a un modello costoso.
La fibra di carbonio è un materiale flessibile simile a un tessuto che, se combinato con un polimero, può essere modellato a forma di parte di un'auto che è più forte e più leggera delle odierne parti in acciaio e alluminio. Il costo maggiore si basa sul materiale in fibra stesso, nonché sui tempi di produzione più lunghi. Le parti metalliche possono essere stampate in pochi secondi, ma possono essere necessari diversi minuti prima che una parte in fibra di carbonio venga stampata e polimerizzata.
BMW utilizza la fibra di carbonio negli elementi chiave del tetto, nei montanti del tetto e nei telai delle porte, essenzialmente tutto ciò che è alto fuori strada. Nel frattempo, per il telaio vengono utilizzati acciaio e alluminio. Stiamo risparmiando peso, ma stiamo risparmiando peso in alto, afferma Paul Ferraiolo, responsabile della pianificazione e della strategia del prodotto per BMW North America. Consente ai nostri ingegneri di progettare un'auto con un baricentro più basso.
Una BMW serie 7, inclusa la fibra di carbonio in alcune parti del telaio, viene prodotta nello stabilimento dell'azienda a Dingolfing, in Germania.
L'uso della fibra di carbonio da parte di BMW sulla serie 7 sfrutta investimenti ed esperienze nell'utilizzo del materiale sulle sue auto elettriche plug-in i3 e i8. La fibra di carbonio ha un senso più economico per le auto elettriche, perché le batterie agli ioni di litio sono costose. Meno peso significa un pacco batteria più piccolo, un utile compromesso. Il passaggio dalla serie i3 alla serie 7 è una sorta di migrazione della fibra di carbonio da un'applicazione limitata a un'altra, per compensare investimenti che potrebbero non raggiungere i prodotti di tutti i giorni per un decennio o più.
La stessa migrazione tecnologica intra-aziendale spiega l'uso liberale della fibra di carbonio sull'auto sportiva Alfa Romeo 4C da 75.000 dollari, prodotta da Fiat-Chrysler Automobiles. Fiat-Chrysler ha una vasta risorsa di esperienza e competenza nella tecnologia della fibra di carbonio, inclusa la lezione appresa da Ferrari e Maserati, afferma Fabio Migliavacca, senior product planner per Fiat-Chrysler (che possiede anche quei marchi italiani di fascia alta).
Di recente ho guidato l'Alfa Romeo 4C per cinque giorni. Fiat-Chrysler ha utilizzato la fibra di carbonio per l'intero telaio di questo modello e che differenza fa. L'Alfa Romeo 4C pesa circa 2.500 libbre, mentre i roadster di lusso simili pesano comunemente circa 3.000 libbre o più. L'esperienza di muovere rapidamente un corpo così leggero dentro e fuori gli angoli è molto più elettrizzante di quello che altrimenti ti aspetteresti da un motore a quattro cilindri da 237 cavalli. Il corpo in fibra di carbonio sembrava altamente manovrabile, con una risposta straordinariamente rapida agli input dello sterzo teso della roadster.
L'Alfa Romeo 4C è una roadster da $ 65.000, ma che dire della più accessibile Mazda MX-5 Miata, che parte da circa $ 25.000? La fibra di carbonio non è a questo punto conveniente, afferma Dave Coleman, ingegnere di sviluppo della nuova Miata. Abbiamo piani a lungo termine per ridurre il peso in futuro, ma tutte le tecnologie hanno grandi punti interrogativi accanto a loro.
L'elenco delle domande è lungo. Quando avremo resine a polimerizzazione più rapida per ridurre i tempi di produzione dei compositi di carbonio? Una combustione interna più efficiente e alternative come i veicoli elettrici produrranno sufficienti miglioramenti dell'efficienza del carburante anche se le auto non diventano molto più leggere? Le caratteristiche di sicurezza autonoma consentiranno alle case automobilistiche di rendere le auto sufficientemente sicure da risparmiare peso rimuovendo gli elementi strutturali esistenti?
È una questione di tutti i prezzi relativi per tutti i pali mobili, afferma Anthony Vicari, analista di Lux Research, che studia l'adozione della fibra di carbonio. Molteplici obiettivi di movimento correlati e curve di costo rendono molto difficile prevedere quando i materiali potrebbero passare da auto sportive esotiche, veicoli elettrici e veicoli di lusso di fascia alta ad auto ad alto volume prodotte in quantità di 100.000 unità all'anno. La mia ipotesi migliore è di 10 anni, dice Vicari.