Por Lawrence Ulrich
Estabelecer o instante preciso de uma revolução no automobilismo é notoriamente difícil, e eventos decisivos são associados a triunfos, não quase tragédias. Mas as corridas modernas foram transformadas em uma bola de fogo em 13 de setembro de 1981. Foi quando John Watson bateu seu McLaren MP4/1 no Grande Prêmio da Itália de Monza e saiu ileso de uma terrível batida de estacas no guard-rail que ele acredita que o teria matado em um carro menor.
Tudo depois do big bang de Watson tira o chapéu para John Barnard. Ele é o engenheiro e inovador em série cujo monocoque de fibra de carbono da McLaren deu início à moderna corrida espacial da Fórmula 1. Em Monza, o impacto traseiro arrancou o motor, as rodas traseiras, a caixa de câmbio e a alavanca de câmbio da McLaren, que quase atingiu o quadril de Watson ao sair do carro. Ileso, Watson presumiu brevemente que o Cosworth V-8 deslizando na pista era de outra pessoa.
“Não ficamos felizes na época, mas foi um acidente muito importante”, diz Barnard, agora com 78 anos. “As pessoas na F1 estavam dizendo: ‘Se esse carro bater em alguma coisa, ele explodirá em uma nuvem de poeira preta.’”
Em vez disso, Barnard atendeu a uma chamada da British Civil Aviation Authority, interessada no potencial da fibra de carbono. As empresas aeroespaciais do Reino Unido rejeitaram anteriormente propostas de Barnard e do parceiro do Project Four, Ron Dennis, para construir o carro, que se tornou um McLaren depois que a Marlboro intermediou uma fusão de equipes.
Barnard lembra de um oficial britânico pedindo para vir dar uma olhada no naufrágio. “Eles perceberam que a estrutura em si ainda estava inteira e bem sólida”, diz Barnard.
A F1 vinha experimentando carbono com resultados irregulares. No Grande Prêmio da Espanha de 1975, um suporte de asa de fibra em um carro Embassy Hill falhou, eventualmente jogando Rolf Stommelen sobre a barreira de proteção e matando vários espectadores.
Mas o chassi estrutural seminal da McLaren, construído no deserto de Utah pela fornecedora da NASA Hercules Inc., teoricamente aumentou a rigidez em dois terços e reduziu o peso em até 30%. Na emocionante era do efeito solo, o sanduíche composto de folhas de fibra sobre favo de mel de alumínio da Barnard tornou possível uma cuba mais fina, “pouco mais larga que o traseiro de um motorista”. Isso permitiu asas invertidas mais largas abaixo dos sidepods, aumentando a força descendente e as velocidades nas curvas. Os rivais da F1 foram forçados a trocar ou morrer. As repercussões da revolução ainda são sentidas hoje, como o biógrafo de Barnard, Nick Skeens, resume em The Perfect Car : “Ele mudou completamente a maneira como os carros de corrida eram construídos, elevando os padrões da metodologia comparativamente improvisada, encharcada de óleo, de chave inglesa e martelo, de ‘soldar, rebitar e esperar’ dos anos 50, 60 e 70 para os atuais palácios antissépticos, aeroespaciais, de sala limpa, acionados por CAD e de fibra de carbono da tecnologia do automobilismo.”
Esses palácios incluem o McLaren Composites Technology Centre (MCTC) em Sheffield, Inglaterra. O MCTC fabrica monocoques para o carro de rua Artura e seu derivado GT4. É uma verdadeira linha de montagem moderna em comparação com a produção artesanal da empresa na F1. No processo hipereficiente de moldagem por transferência de resina, cerca de 500 peças de fibra são cortadas a laser e montadas em 72 pré-formas, então fixadas com a pressão de 100 ônibus de dois andares. Sai uma banheira Artura com esbeltas 180 libras.
Bem diferente da época de Barnard, quando ele comparava o pano mole e pegajoso a “manusear o papel de parede mais irritante do mundo”.
Evolução, Provada
Hoje, supercomputadores, túneis de vento e simuladores de ficção científica continuam a desvendar os códigos moleculares do tecido. As fibras de carbono são polímeros de grafite com átomos dispostos em anéis hexagonais que lembram tela de arame e conferem uma resistência incrível. O britânico Joseph Swan desenvolveu uma lâmpada incandescente com um filamento de papel carbonizado em 1860, 19 anos antes da lâmpada comercialmente viável de Thomas Edison. Em 1958, na Union Carbide em Ohio, Roger Bacon descobriu “bigodes de grafite” que poderiam superar a resistência do aço. Um avanço comercial veio em 1964 no Royal Aircraft Establishment do Reino Unido, cujos laboratórios extraíram carbono purificado altamente rígido da fibra de poliacrilonitrila, ou PAN.
PAN é um termoplástico em forma de pó branco, coagulado quimicamente e fiado em fios de alto carbono que são os precursores das fibras de carbono. Os fios são torcidos como algodão em fios e então tecidos em vários padrões. PAN continua sendo o principal bloco de construção para carros de corrida e de showroom. As resinas aquecidas que ligam as fibras têm sido recentemente objeto de mais desenvolvimento científico. “O material da matriz é onde vimos melhorias significativas”, diz Joe Elford, chefe de engenharia da MCTC. “A química é muito diferente dos anos oitenta.”
Foto: Motorsport Images
O chassi de fibra de carbono do MP4/1 parecia muito com um de alumínio pintado de preto, mas no meio da temporada uma série de dois pódios e uma vitória provaram a diferença.
As resinas agora são adaptadas para qualidades específicas, como resistência ao calor ou tolerância a colisões. Barnard credita às máquinas CNC multieixos, que ele viu pela primeira vez quando era diretor técnico da Ferrari na F1 no final dos anos 80, a abertura de um mundo de formas complexas. A pele agora era estrutura, as peças mecânicas agora eram aerodinâmicas e vice-versa. Barnard e colegas já fizeram cálculos diabólicos com lápis, calculadora ou régua de cálculo para estimar tensões e cargas em camadas de tecido. Agora, as simulações de computador dominam.
À medida que o poder da computação explodiu, “podemos entender completamente a arquitetura exata de um produto finalizado”, diz Elford. “Continuaremos até onde estamos controlando fibras e caminhos individuais para desbloquear todo o potencial que os compósitos podem fornecer.”
Ross Hood, diretor de fabricação de compósitos da McLaren Racing, diz que a equipe de F1 usa folhas de fibras pré-impregnadas comuns, cortadas e empilhadas em moldes, apoiadas por métodos modernos de design e modelagem.
“Somos efetivamente um fabricante de protótipos, mas ainda precisamos da qualidade e velocidade certas”, diz Hood. “Fazemos um punhado de peças porque fazemos muito poucos carros.
“O que John [Barnard] fez no início dos anos oitenta foi uma viagem e uma mudança radical. Agora é mais uma evolução daquele primeiro chassi. A natureza deste jogo é um pouco de aprendizado o tempo todo.”
Olhando para os novos regulamentos da F1 em 2026, Hood diz que a equipe terá que mirar em quase perfeição quando novos designs surgirem dos moldes. “Novos regulamentos significam novas oportunidades, e você tem que aproveitar isso, mas não pode perder tempo fazendo 50 tipos de peças de teste”, ele diz.
Nem tudo é doçura e luz
Andrea Toso recentemente deixou o cargo de chefe de P&D de longa data da Dallara. Após 35 anos na renomada construtora, Toso, genro do fundador Giampaolo Dallara, tornou-se cético em relação à revolução dos compósitos. Para cada libra economizada na F1, ele diz, mais foram adicionadas por meio de tamanho, baterias, aerodinâmica ou sistemas de recuperação de energia.
“Quando você está falando da era Barnard, o peso seco de um carro de Fórmula 1 era de 595 quilos”, diz Toso. “Após 30 anos de engenharia aeronáutica, análise estrutural, blá blá blá, os carros hoje têm mais de 800 quilos. Até mesmo um monocoque nos anos 90 tinha 50 quilos, e agora tem 90. “O composto era um sonho, mas depois de 40 anos, estamos indo na direção oposta. Se eu fosse um criador de regras, pressionaria por uma redução real de peso anual. Livre-se das asas e difusores compostos; eles não acrescentam nada à segurança. Vá para pneus mais estreitos. Fique mais enxuto e simples.”
Toso reconhece que os carros ficaram mais pesados principalmente para proteger os motoristas, uma divergência do design aeroespacial pela razão óbvia de que os aviões não são projetados para que seus ocupantes sobrevivam a um acidente. “Então a indústria de automobilismo tomou um caminho diferente”, diz Toso.
Outros especialistas enfatizam reduções de tirar o fôlego em mortes e ferimentos provocadas pela ciência dos materiais. O registro de dados do acidente de Giancarlo Fisichella em Silverstone em 1997 mostrou que seu Jordan desacelerou de 141 mph para zero em 0,72 segundos, semelhante a uma queda de mais de 650 pés. O piloto sofreu apenas hematomas no joelho. Dez anos depois, no Canadá, o BMW Sauber de Robert Kubica bateu em uma parede a 143 mph, sujeitando seu corpo a uma força horrível de 75 g. Kubica venceu o famoso Grande Prêmio do Canadá no ano seguinte.
Tudo que eu preciso é de um milagre
A receita básica de composto de resina trançada estabelecida pela fibra de carbono deu lugar a inovações com outros fios. Fibras e métodos milagrosos continuam evoluindo para aumentar o desempenho e a segurança, este último frequentemente uma resposta a acidentes. Depois que Michael Schumacher fraturou a perna duas vezes na volta de abertura do Grande Prêmio da Grã-Bretanha de 1999, cockpits revestidos em Kevlar se tornaram a resposta da FIA para evitar intrusão, e uma camada de Kevlar protege as asas de se desintegrarem em colisões.
Depois que Henry Surtees morreu em uma corrida de F2 em 2009, atingido pela roda de um rival quando sua corda quebrou, a FIA aumentou os requisitos de segurança. Zylon, um polímero sintético usado em coletes à prova de balas e cordas marítimas, foi a solução para amarras de roda dupla. Zylon também cobriu viseiras em capacetes de carbono, estimulado pela lesão de Felipe Massa em 2009 por uma mola voadora, e agora faz parte dos próprios capacetes. Dyneema, inventado no final dos anos 60, é um filamento de polietileno anunciado como o mais forte do mundo — 15 vezes mais forte que o aço e leve o suficiente para flutuar na água. Entre inúmeras aplicações, incluindo vestuário para motocicletas, a mistura Dyneema da Toyota em seu TS050 Le Mans Racer cortou peso e adicionou resistência ao impacto.
Foto: Johannes Nollmeyer
Sob a pintura, o BMW M4 GT4 agora usa compostos à base de linho para o capô, porta-malas, portas, divisor dianteiro e asa.
A NASCAR manteve o chassi de tubo de aço, mas mudou para carrocerias compostas e outros componentes para seus carros de estoque. “A maior surpresa foi o quanto mais abuso o carro podia suportar em comparação com aço”, diz Eric Jacuzzi, vice-presidente de desempenho da NASCAR. “E tudo tem Kevlar ou Dyneema adicionados, para que as coisas não explodam.”
Para encontrar eficiências, a NASCAR está trabalhando com uma empresa do Alabama que mistura fibras com poliuretano líquido expansível. Jacuzzi cita tempos de cura de cinco minutos, redução de custos massiva e ferramentas com uma vida útil quase infinita. “Poderíamos passar de levar uma semana para criar um divisor para fazer 100 por dia”, diz Jacuzzi.
Mike Otte, engenheiro de carroceria da equipe Arrow McLaren IndyCar, diz que seu antigo empregador, a Dallara, fornecedora de chassis da série, está avaliando o grafeno em peças de protótipo. A pesquisa com grafeno levou a um Prêmio Nobel em 2010; o material mais fino e leve já medido é uma camada 2-D de átomos de carbono 200 vezes mais forte que o aço. Um professor da Universidade de Columbia afirmou que seria necessário o peso de um elefante, equilibrado na ponta de um lápis, para perfurar uma folha de grafeno não mais grossa que filme plástico. “Muitos esportes motorizados de ponta estão mexendo com isso”, diz Otte. “Será um material inovador.”
Uma história de compósitos de meio século se completa diante de um novo desafio: diferentemente da maioria dos materiais automotivos, a fibra de carbono quase não é reciclada.
A fabricação de fibras é notoriamente desperdiçadora e uma parte importante da pegada de carbono da F1. A McLaren começou a testar fibras recicladas nos painéis de marca do cockpit dos carros de Lando Norris e Oscar Piastri em 2023.
O fabricante da Dyneema diz que uma nova versão de base biológica mistura celulose e resíduos de madeira à matéria-prima da fibra para reduzir a pegada de carbono em 90%.
Jacuzzi diz que a NASCAR enviou 12.000 libras de fibra para empresas que esperam comercializar a reciclagem. Em julho, a NASCAR também revelou seu primeiro protótipo BEV com carroceria da Bcomp. A empresa suíça fabrica painéis com 70% de conteúdo de linho para a série Super Formula do Japão e materiais sustentáveis de interior e carroceria para a BMW na Fórmula E, DTM e GT4. “Ambientalmente, é muito melhor”, diz Jacuzzi. “O linho é basicamente uma erva daninha, com quatro colheitas por ano, retirando carbono da atmosfera.”
A velocidade sempre será o objetivo das corridas, mas Toso diz que os patrocinadores e os fãs jovens se concentram em uma nova linha de chegada. “Eles não estão perguntando o quão rápido o carro vai”, ele diz. “Eles estão perguntando: ‘Como você recicla o carro?’”
Fonte: Road&Track