Rivista 5
Quando la Polestar 1 è stata presentata al pubblico l'anno scorso, la reazione è stata straordinaria. La prima auto a marchio Polestar, con un look da concept car, non ha lasciato alcun dubbio. Questa non è una prova.
L'equilibrio perfetto
Siamo una nuova ed entusiasmante azienda automobilistica, con grandi ambizioni. Tutti quanti in Polestar eravamo determinati ad avviare nel 2019 la produzione della prima versione di quest'auto dalle splendide proporzioni, con il profilo ribassato, elegante e le linee accattivanti e atletiche.
Fedeltà al design originale significava però utilizzare materiali innovativi. La fibra di carbonio non era necessaria solo per mantenere le proporzioni slanciate e ridurre il peso, ma anche per garantire le prestazioni ambiziose che volevamo ottenere.
Ma quanto si sarebbe rivelato impegnativo utilizzare questi materiali? I designer e gli ingegneri sarebbero stati in grado di trovare il giusto equilibrio tra materiali. I vantaggi della fibra di carbonio sarebbero davvero valsi la pena?
Per saperne di più, abbiamo intervistato Zef van der Putten, Ingegnere di principio, sulla Polestar 1.
Perfezionare l'utilizzo della fibra di carbonio
La fibra di carbonio viene ancora considerata un materiale esclusivo, costoso e leggero, ma questo lo rende perfetto per un'auto che promette tecnologia innovativa, uno sguardo al futuro e prestazioni eccezionali.
Circa trent'anni fa, alla sua prima apparizione nel mondo della Formula 1, la fibra di carbonio era un materiale complesso da lavorare ma, una volta controllate le sue proprietà, i vantaggi erano enormi. Dall'inizio fu subito chiaro che era molto più leggero e resistente di altri materiali. Ben presto iniziarono a usarlo tutti i team e i fabbricanti di auto di lusso dalle alte prestazioni, confermando la sua reputazione di materiale veramente in grado di migliorare le prestazioni.
Tornando al presente, le scocche in fibra di carbonio sono diventate l'incarnazione delle prestazioni high-tech d'avanguardia, riducendo il peso, migliorando le prestazioni, abbassando il centro di gravità dell'auto e migliorando la rigidezza torsionale.
Uno sguardo da vicino all'auto ne è la conferma. Una semplice occhiata svela un prestigioso pedigree ingegneristico. La parte superiore della carrozzeria, incluse porte, alettoni frontali, cofano e sportello del bagagliaio, sono realizzati in polimero in fibra di carbonio rinforzata (CFRP) e poi c'è quel tetto basso che ha affascinato tante persone.
"Con una struttura tradizionale in acciaio, tutte queste parti sarebbero state più ingombranti, il tetto più alto e i finestrini più dritti. La fibra di carbonio, invece, ci ha consentito di realizzare un profilo basso ed elegante." afferma Zef.
La libellula (Odonata: Anisoptera) Forza e agilità in natura. Perfezionata attraverso un'evoluzione inarrestabile.
L'occhio segue automaticamente la linea dal montante A al montante C ma ciò che non si vede è quello che sta sotto: un tubo extra rigido prefabbricato in fibra di carbonio, integrato tra le due piattaforme della struttura dei montanti in fibra di carbonio. Sono collegati tra loro lateralmente tramite sottili sezioni trasversali in fibra di carbonio extra rigida.
Non è tutto però. La piattaforma SPA è stata profondamente rielaborata, rimuovendo 320 mm dall'interasse e altri 200 mm nella parte posteriore. Poi, come tutti i più grandi team di ingegneria, abbiamo iniziato a cercare ispirazione nella natura e abbiamo incorporato la "libellula", un elemento a forma di insetto in fibra di carbonio, saldato al telaio. La sua apertura alare e l'addome migliorano notevolmente la rigidezza torsionale in uno dei punti critici della struttura della scocca, tra la superficie intermedia e la struttura posteriore. Il risultato è straordinario: un aumento del +45% di rigidezza torsionale nella struttura del telaio.
*Un elemento in CFRP dalla forma astuta, saldato alla sottoscocca in acciaio, irrigidisce la parte tradizionalmente debole tra la superficie intermedia e la struttura posteriore. In Polestar, questa struttura prende il nome di Libellula.
Il legame con il materiale
Quando abbiamo chiesto a Zef com'è stato lavorare con la fibra di carbonio per questo progetto, ha risposto così:
"Una delle sfide maggiori è stata conoscere il materiale. Volevamo trovare la soluzione perfetta per la Polestar 1 ed eravamo pronti a tutto per riuscirci. Abbiamo imparato molto e, anche se le cose non sono andate del tutto come ci aspettavamo, spesso si impara di più dalle sorprese. Come risultato di questo processo, abbiamo ottenuto un altissimo livello di precisione e rifinitura."
Una volta presa confidenza con il materiale, gli ingegneri Polestar hanno iniziato a definire e controllare tutti gli altri parametri, prendendo decisioni critiche su quali fibre e resine utilizzare, come assemblare e dipingere le differenti sezioni.
Il team ha imparato anche a definire il materiale per i calcoli tramite Computer Aided Engineering (CAE), per poter testare ed esaminare le varie parti. Sapevano anche per esperienza che la fibra di carbonio si comporta in modo diverso a seconda delle forze direzionali, perciò hanno effettuato simulazioni per prevedere il comportamento del materiale in un contesto reale.
Il vantaggio di questi modelli intelligenti? Gli intrecci direzionali nel materiale vengono inseriti specificamente nell'auto per controbilanciare le forze e aumentare la resistenza in diverse condizioni di guida.
Ci aspettavamo prestazioni elevate con peso e dimensioni ridotti, perciò abbiamo affrontato una gran mole di ricerche, analisi, test e anche qualche grattacapo lungo il percorso. L'auto è più leggera di addirittura 230 kg, grazie all'integrazione del materiale nella sottoscocca, che neutralizza completamente il peso aggiuntivo delle batterie.
Incredibile.
Creare il design
L'idea e la realizzazione del design sono particolarmente importanti per qualsiasi marchio. La Polestar 1 è stata la prima auto della scuderia Polestar, perciò era essenziale lasciare un segno e avere ben chiaro il linguaggio di design dell'azienda.
Secondo Zef, il materiale non assume un ruolo chiave inizialmente. È solo più tardi, quando ci si occupa di rifinire e integrare i dettagli, che le differenze diventano evidenti. La fibra di carbonio eleva il design a tutto un altro livello. Le limitazioni, come l'intensità della compressione, improvvisamente non sono più un problema. Ciò significa che i designer sono liberi di creare a proprio piacimento superfici molto più marcate, oppure più piatte.
"Se lavorassimo con l'acciaio, la superficie del cofano sarebbe molto meno accentuata. Invece siamo stati in grado di creare un'auto più simile a una scultura, dalle linee molto più decise, che le conferiscono un'aria più tecnica e raffinata," aggiunge Zef.
E aggiunge: "Utilizzando la fibra di carbonio in un processo di produzione a volumi ridotti, molto può essere eseguito manualmente. Perciò si trova sempre una soluzione, si può contattare il fornitore e procedere in modo diverso per ottenere il giusto risultato. Le proporzioni e la linea sono importantissime in qualsiasi design e noi siamo naturalmente molto soddisfatti del risultato."
Verniciare la fibra di carbonio è totalmente diverso dal verniciare l'acciaio. Ottenere il colore e la finitura corretta è stata una vera sfida per il team, alla ricerca della perfezione.
L'apparenza conta
Un materiale esclusivo e costoso come questo richiede competenze e abilità artigianali in ogni fase del processo. Per la verniciatura della nuova Polestar 1 ci sono voluti molti tentativi e molta pratica.
"Qualsiasi designer del settore automobilistico sa esattamente cosa fare, e cosa non fare, nella creazione di un'auto in acciaio ma qui siamo di fronte a qualcosa di diverso. Quasi tutto è possibile," afferma Zef.
La verniciatura della fibra di carbonio è del tutto diversa dalla verniciatura dell'acciaio. Tutti i componenti vengono inviati dal fornitore già rivestiti con un primer, perciò ottenere il colore e la finitura corretta è stata una vera sfida per il team, alla ricerca della perfezione.
Lo stesso si può dire del controllo qualità. Dove solitamente lo sguardo infallibile degli esperti trovava anche le più piccole imperfezioni nel colore e nella finitura, nella fibra di carbonio verniciata il problema non si pone. Ora si ricercano problemi di qualità totalmente differenti. Come per qualsiasi altro aspetto in Polestar, abbiamo grandi ambizioni e tutti ci sforziamo di continuo per trovare il modo migliore di lavorare con questo materiale.
La sicurezza, un tutt'uno con le prestazioni
Polestar ha eseguito test esaustivi per garantire il rispetto dei rigorosi requisiti in materia di sicurezza e resistenza della Polestar 1. Assemblare i componenti in fibra di carbonio con la piattaforma in acciaio e gli altri componenti della Polestar 1 è una vera sfida. L'acciaio è più elastico della fibra di carbonio e, per fissare tra loro i due materiali, Polestar utilizza un adesivo creato appositamente, in grado di sopportare le variazioni di movimento dei componenti in acciaio e in fibra di carbonio. Come spiega Zef:
"La vera sfida è che la fibra di carbonio è un materiale che si spezza in modo lineare, mentre per le strutture tradizionali del settore automobilistico si utilizzano materiali in grado di deformarsi prima di spezzarsi (come l'acciaio, ad esempio). La fibra di carbonio, invece, ha un comportamento diverso in base alla direzione delle forze."
Il risultato finale rende la Polestar 1 un'auto leader a livello mondiale per quanto riguarda sicurezza e resistenza in caso di collisione. L'unione tra la scocca in fibra di carbonio e la piattaforma in acciaio rende la Polestar 1 perfetta in termini di caratteristiche di guida e protezione.
Una riflessione sui dettagli
Ripensando al lavoro che abbiamo svolto finora, la fibra di carbonio si spiega da sola. È decisamente high-tech, richiede una certa dose di elaborazione e una gran pazienza per lavorarla alla perfezione ma quando ci si riesce, il risultato è una combinazione esclusiva di ingegneria di precisione e design sofisticato, che non passa certo inosservata. Cambia il tuo punto di vista. Passando la mano sulla carrozzeria, sei consapevole che le superfici non sono pressate dalle macchine, che le parti in carbonio vengono posizionate una ad una a mano e, per questo motivo, le linee del modello combaciano alla perfezione. C'è anche una consapevolezza che ogni parte viene rifinita a mano con un'autentica ossessione per i dettagli. Essere consapevoli di tutto questo è una sensazione molto speciale.
Tutte le parti in carbonio vengono posizionate una ad una a mano, con annessa rifinitura sempre a mano, per garantire che le linee del modello corrispondano alla perfezione.
Vedremo un maggiore utilizzo della fibra di carbonio in futuro? È una domanda difficile e ci sono molti parametri da definire prima che un team possa prendere una decisione al riguardo, ma è certo che la fibra di carbonio è perfetta per molti componenti di un'auto e, per i suoi innumerevoli vantaggi, vale la pena di utilizzarla. Se si comincia a utilizzarla normalmente, è bene sapere che anche i fornitori sono alla ricerca di un modo per riciclare e riutilizzare questo materiale in futuro. Questo è un fattore critico nella scelta dell'impiego di questo materiale per la Polestar 1.
Sarà riuscito il team a trovare il giusto equilibrio e restare fedele alla filosofia Polestar: niente compromessi, niente scorciatoie?
Sembrerebbe che ci siano riusciti… e che non si siano fermati qui.
La fibra di carbonio è una delle nostre tecnologie all'avanguardia. Ce ne sono molte altre.
La Polestar 1 è un ibrido dalle prestazioni elettriche, un'auto esclusiva che racchiude alimentazione elettrica e straordinarie prestazioni, magnifiche proporzioni, straordinaria abilità artigianale e tecnologia innovativa. Ogni singolo dettaglio viene sviluppato e selezionato con cura. L'utilizzo della fibra di carbonio è solo uno degli aspetti che dimostrano le nostre serie intenzioni di rendere la Polestar 1 un'auto senza compromessi.
Dati in breve - La fibra di carbonio e la Polestar 1:
- 1.Peso. Una riduzione totale di 230 kg utilizzando la fibra di carbonio insieme al telaio SPA.
- 2.Rigidezza. Aumento della rigidezza torsionale da 22Nmm-2 a 32Nmm-2. Un aumento di oltre il 45%.
- 3.Centro di gravità. Una base in acciaio SPA e la parte superiore in fibra di carbonio abbassano il centro di gravità, migliorando manovrabilità e prestazioni.