Zjistěte, jak Brembo vyrábí uhlíkové brzdové kotouče a destičky pro Formuli 1, IMSA a WEC.
Všechno začíná u kulatých, chlupatých plátů látky. Na první pohled vypadají tyto uhlíkové pláty spíše jako něco z módního ateliéru než jako klíčová součást závodního auta.
Uvnitř závodního oddělení Brembo se tyto pláty promění v uhlíkové brzdové kotouče a destičky určené pro Formuli 1, IMSA a WEC. Tyto „chlupaté koblihy“ se nakonec stanou těmi zářícími červenými kruhy za koly nejrychlejších aut na Zemi. Tady je postup.
Prvním krokem pro uhlíkové tkaniny, které Brembo získává od nejlepších světových dodavatelů, je stroj na vpichování (Needler). Každý brzdový kotouč se skládá z desítek a desítek vrstev uhlíkových vláken, přičemž jejich počet se liší podle tloušťky kotouče. Na dotek působí velmi podobně jako kus látky.
Needler je mechanický lis vybavený extrémně vysokým počtem jehel. Jak se kotouč otáčí, jehly sešívají každou z přibližně 40 vrstev uhlíkových vláken. Tento proces vpichování pevně spojuje vrstvy látky, čímž se vláknitý prstenec stává neuvěřitelně hustým. Po dokončení procesu vpichování kotouč získá tloušťku, na dotek působí měkce, ale stále vypadá spíše jako lešticí podložka než něco, co by mohlo zastavit auto.
Karbonové brzdové destičky jsou na druhou stranu konstruovány odlišně a neprocházejí Needlerem. Místo lisování za účelem dosažení maximální hustoty jsou karbonové listy skládány jako hromada papírových listů. „U destiček chceme, aby měly mnohem nižší tepelnou vodivost ve srovnání s kotoučem,“ vysvětluje Andrea Algeri, manažer trhu závodních automobilů Brembo.
„Chceme, aby veškeré teplo absorboval kotouč, protože se při pohybu vozu otáčí a může se rychle ochladit. Pokud by destička absorbovala veškeré teplo, zvýšila by se teplota třmenu a jeho kapaliny. Součástí konstrukce karbonové destičky je zabránit přenosu tepla z kotouče do třmenu.“
Po procesu vpichování se disky dostanou do pece, kde teploty mohou dosáhnout až 2 700 °F (asi 1 482 °C). Uhlíkem bohaté plyny pronikají do předtvarů z uhlíkových vláken a reagují s jejich vnitřní strukturou, ukládají uhlík do vazby v procesu známém jako chemická infiltrace par (CVI).
Proto se těmto závodním brzdám často říká uhlík-uhlík brzdy—ne proto, že by disk i destička byly vyrobeny z uhlíku, ale protože, jak se uhlíkatý plyn rozkládá, ukládá atomy uvnitř disku.
Nepropásněte...
sensify
SENSIFY je první inteligentní brzdový systém, který nezávisle ovládá všechna čtyři kola
Zpomalení závodních vozů z rychlostí až 217 mph (asi 350 km/h) generuje obrovské množství tepla, což způsobuje, že disky dosahují teplot blízkých 1 000 °C. Proto jsou ventilační otvory v karbonových brzdových discích tak důležité a nepostradatelné. To nás přivádí k dalšímu kroku: vrtání.
Poté, co pec upeče vrstvy karbonové tkaniny do hustého prstence, je čas na dokončení a odstranění materiálu.
Extrémně složitý stroj se používá k rafinaci disků tím, že otáčí jejich povrch a vrtá vnitřní tloušťku pomocí speciálních ultrazvukových vrtáků. Disky LMDh vozu dostávají 432 otvorů, zatímco brzdy Formule 1 mají přes 1 000. Abyste si udělali představu o tom, jak se ventilace karbonových brzdových disků vyvinula, vezměte v úvahu, že v roce 2002, kdy Michael Schumacher řídil Ferrari k jeho pátému titulu mistra světa jezdců, měly karbonové disky Brembo pro F1 pouze 72 otvorů na odvod tepla.
Brzdové kotouče Brembo čelí radikálně odlišným výzvám z hlediska odolnosti a výkonu mezi Formulí 1 a vytrvalostními závody, což odráží dvě protichůdné filozofie tepelného namáhání. Ve Formuli 1 je absolutní prioritou špičkový výkon a lehkost, přičemž cílem je, aby karbonový kotouč vydržel jednu závodní vzdálenost (alespoň jeden závodní víkend). Kotouče jsou navrženy tak, aby odolávaly extrémním a rychlým tepelným cyklům (krátké, ale extrémně intenzivní brzdění), přičemž se upřednostňuje co nejvyšší možná brzdná síla během omezeného časového rámce.
Naopak u vytrvalostních závodů (jako je 24 hodin Le Mans) je požadovaná životnost tisíce kilometrů a výzva se přesouvá na tepelnou konzistenci a dlouhodobou strukturální spolehlivost. Kotouč musí zachovat svou integritu a extrémně předvídatelnou míru opotřebení po celou dobu jízdy, což zajišťuje, že výkon a pocit zůstávají stabilní během tisíců cyklů a širokých variací okolní teploty (den/noc).
Kotouče série LMDh také obsahují tři indikátory opotřebení—první měří hloubku asi 1 mm, druhý 2 mm a třetí, ještě menší, 3 mm—aby poskytly týmům rychlou indikaci, kolik materiálu zbývá.
Ačkoli má každý tým přístup k vysoce přesným senzorům, které během závodu monitorují vše o brzdových kotoučích—od teploty po stav opotřebení—tyto vizuální indikátory zůstávají platným a účinným záložním nástrojem v případě pochybností nebo anomálií v telemetrii.
Najděte nejlepší řešení pro vaše auto
Kolik se opotřebuje karbonový brzdový kotouč během 24hodinového závodu? Obvykle ne více než 4–5 milimetrů, a je poměrně neobvyklé, aby se opotřeboval za druhý zářez během 24 hodin Le Mans. Ve skutečnosti se kotouče používané v závodech na výdrž nevyhazují; týmy je často znovu používají během testů nebo kvalifikačních jízd pro následující závody, a to jak z rozpočtových důvodů, tak aby si jezdci zvykli na pocit, který mohou zažít ke konci dlouhého závodu s částečně opotřebovaným třecím materiálem.
Po vrtání robot nastříká speciální antioxidační povlak na netřecí povrchy kotouče, aby zabránil ztrátě hustoty před tím, než se dostane k týmu. Během celého výrobního cyklu jsou brzdové komponenty váženy, aby se identifikovaly případné chyby nebo nepřesnosti.
Na konci výrobního procesu kontrolují inženýři Brembo kvality každý jednotlivý brzdový kotouč. Pomocí 3D optických skenů, testů kontaminace a dalších nástrojů Brembo zajišťuje, že každý brzdový komponent, který vyrábí, je dokonale sladěn se specifikacemi požadovanými zákaznickými týmy a předpisy. Každý kotouč nese sériové číslo, které sleduje celý jeho život – od použitého surového materiálu až po jeho použití v konkrétním závodě.
Po zabalení jsou brzdy letecky odesílány týmům po celém světě. Brzdy Brembo vyhrály Le Mans 31krát s osmi různými výrobci. Jejich kotouče vydrží mnohem více než počet najetých kilometrů, které vůz Le Mans pokryje během 24 hodin. V laboratorních testech vydržely počet brzdných cyklů odpovídající 3 728 milím (asi 6 000 km), odolávající tepelnému namáhání generovanému během brzdění.
Celý proces vrstvení, vpichování, karbonizace, obrábění, povlakování a kontroly trvá asi čtyři měsíce. Brembo vyrábí pouze kolem 3 000 kotoučů ročně, z nichž asi 800 je vyhrazeno pro prototypy LMDh.