Scuderia Toro Rosso - wizyta w fabryce zespołu F1

Strona główna Aktualności
Wystarczy rzut oka na kierownicę F1. Nowoczesnej technologii tutaj nie brakuje!
Wystarczy rzut oka na kierownicę F1. Nowoczesnej technologii tutaj nie brakuje!

O autorze

Dla wielu miłośników motoryzacji, epicentrum ich pasji mieści się w sportach motorowych. Wyścigi górskie, rajdy, wyścigi długodystansowe oraz oczywiście królowa motorsportów – Formuła 1. Jeśli dodatkowo interesujesz się nowoczesną technologią, nowinkami technicznymi i łączysz te zainteresowania z samochodami, wizyta w fabryce zespołu F1 to nie lada gratka. Nie mogłem zatem przepuścić takiej okazji!

Do fabryki Scuderia Toro Rosso we włoskim mieście Faenza wybrałem się wraz z marką Casio EDIFICE, która jest jednym z głównych sponsorów zespołu. Swoją drogą za wszystkimi sukcesami dwóch kierowców, którzy podczas weekendów wyścigowych walczą na torach rozsianych po całym świecie, stoi przeszło 600 osób. Inżynierów, analityków, specjalistów od reklamy, marketingu, doradców, szkoleniowców etc. To ogromna machina napędzana przede wszystkim pasją i chęcią rywalizacji. Wizyta w fabryce, w której od podstaw tworzone są bolidy tego zespołu była świetnym doświadczeniem, które potęguje dodatkowo fakt, że na co dzień fabryka, a przynajmniej niektóre jej rejony, nie są dostępne dla zwiedzających.

Scuderia Toro Rosso – odrobina historii

Zespół Scuderia Toro Rosso powstał w 2006 roku i jest drugim – obok Red Bull Racing – zespołem należącym do austriackiego producenta napojów energetycznych. Powstał on na bazie włoskiego zespołu Minardi, który Red Bull wykupił od Paula Stoddarta w 2005 roku. Kierowcami zostali Włoch Vitantonio Liuzzi, który w sezonie 2005 wziął udział w czterech Grand Prix reprezentując barwy Red Bull Racing, i Amerykanin Scott Speed. Na stanowisko trzeciego i testowego kierowcy został wyznaczony Szwajcar Neel Jani.

W pierwszym sezonie startów, już po wprowadzeniu przepisu o stosowaniu jednostek napędowych V8, Toro Rosso zdecydowało się na wykorzystanie przepisu, który umożliwił im używanie zdławionych 3-litrowych silników V10, które dostarczał im Cosworth. W sezonie 2007 zespół zrezygnował z tego pomysłu i przeszedł na jednostki V8 o pojemności 2,4 litra, które dostarczał im zespół Ferrari.

Prawdopodobnie najlepszym sezonem w historii zespołu był rok 2008. Wtedy to w teamie pojawił się Sebastian Vettel i czterokrotny mistrz serii Champ Car Sébastien Bourdais. 14 września 2008 roku, Vettel zdobył pole position i zwyciężył w wyścigu o Grand Prix Włoch na torze w Monza i to był największy sukces w historii Scuderii Toro Rosso. W sezonie 2008 zespół zajął najwyższą w swojej historii, szóstą pozycję w klasyfikacji konstruktorów z dorobkiem 39 punktów.

Obecnie w zespole na sezon 2019 zakontraktowani są kierowcy: Daniił Kwiat oraz Alexander Albon, którzy zgromadzili do tej pory odpowiednio 10 i 7 punktów. Zespół z kolei zajmuje 8 pozycję wyprzedzając zespoły Haas i Williams.

Jak powstaje bolid F1?

1. Projekt

Wszystko zaczyna się od projektu. Ale w błędzie jest ten, kto uważa, że w grę wchodzi jeden projekt tworzony na początku sezonu, a potem klepany przez kolejne wyścigi. Projektów jest wiele. Setki. Tysiące! Nieoficjalnie mówi się, że średnio raz na godzinę powstaje nowe, zmodyfikowane lub ulepszone rozwiązanie, które następnie przechodzi przez cały proces rozwoju od wspomnianego projektu, przez konwersję, wstępną produkcję z niedrogiego materiału testowego (kiedyś było to drewno, teraz jest to rodzaj odnawialnego tworzywa na bazie żywicy, drewna i innych tworzyw sztucznych), badanie, testy w skali 1:2, ostateczną produkcję z docelowego materiału, testy na bolidzie i ewentualne wdrożenie. Uwierzcie, każdy detal ma znaczenie – od śrubki, nitu, mocowania, po warstwę lakieru na powłoce. Nic nie jest przypadkowe i co prawda wstępne projekty są nierzadko tworzone metodą prób i błędów, ale nie ma tu miejsca na nieudane elementy.

Rzecz jasna odzwierciedleniem sukcesu (lub jego braku) są wyniki na torze tj. niezawodność, szybkość, przewidywalność, możliwość asymilacji bolidu do kierowcy oraz toru, zakres regulacji itp. Naturalnie to wszystko idzie w parze z talentem kierowcy, ale załóżmy hipotetycznie, że Robert Kubica może przeprowadzić test na torze w kilku bolidach: Williamsa, Toro Rosso i Mercedesa. Myślicie, że w każdym czas okrążenia byłby taki sam?

Wszystkie projekty i wstępne obliczenia powstają w departamencie R&D (Research & Development). To tutaj ocenia się, czy dany element lub rozwiązanie ma sens i zanim wyda się setki tysięcy euro na produkcję i wdrażania, przeprowadzane są liczne symulacje komputerowe. Jeśli wyniki są obiecujące, wykonuje się wstępny model z niedrogiego tworzywa sztucznego, które potem można przetopić i wykonać kolejne modele wstępne. Głównym zadaniem działu badawczo-rozwojowego i konstrukcji jest ocena, obliczanie i testowanie wszystkich elementów konstrukcji samochodów F1. To tutaj powstają podwozia, skrzydła, zawieszenie (które również jest elementem aerodynamicznym), układy przeniesienia napędu, kierownicze, skrzynie biegów itp. Wiele elementów dostarczanych jest przez podwykonawców, ale w dziale R&D opracowuje się odpowiednie mocowania etc.

To tutaj projektuje się także elementy zgodne z homologacją FIA, jak również dokonuje się testów zderzeniowych, symulacji itp. Ponadto prowadzone są badania materiałowe zarówno dla metali, jak i struktur kompozytowych. Podsumowując, w tym dziale odbywają się wstępne obliczenia strukturalne, powstają projekty elementów, rozwiązań, symulacje i obliczenia. Warto pamiętać, że proces ten odbywa się przez cały rok, krok po kroku, Grand Prix po Grand Prix, aby uzyskać jeszcze lepsze podzespoły, które stworzą idealny bolid F1.

2. Testy i symulacje (skala 1:2)

Co prawda to w departamencie R&D dokonuje się wstępnych selekcji, ale jeśli symulacje i pierwsze testy wypadną pomyślnie, daną część poddaje się bardziej szczegółowym badaniom. W tym celu kompletny model testowy z zamontowanymi nowymi podzespołami trafia na stanowisko testowe i poddawany jest przeróżnym próbom. Sprawdzana jest wytrzymałość, elastyczność, analizuje się parametry pojazdu, zmianę w porównaniu do wersji sprzed modyfikacji itp.

Testy są niezwykle ważne, gdyż co prawda to wyścig zweryfikuje zasadność zastosowanej zmiany, ale wstępne testy są w stanie wykluczyć poważne problemy lub niekompatybilność. To również na tym etapie sprawdza się, czy dana część może być lżejsza – mniej sztywna – czy też należy ją wzmocnić, a tym samym zaryzykować zwiększenie wagi. To również ma przełożenie na wytrzymałość i niezawodność. Odpowiednie proporcje są niezwykle ważne.

Budowa bolidu F1 to również ciągłe symulacje niemal na każdym etapie. Jednym z najważniejszych jest etap symulacji aerodynamicznych, które są wykonywane przez potężne superkomputery. Mowa o obliczeniach CFD (Computational Fluid Dynamics) , które stały się podstawowym narzędziem do głębokiego wglądu w złożone zjawiska charakteryzujące aerodynamikę samochodu F1. Dział CFD jest zaangażowany w proces projektowania części dotyczących zewnętrznej i wewnętrznej aerodynamiki w samochodzie F1 (skrzydła, dyfuzory, hamulce itp.). Niemal każdy element, od przedniego czy tylnego skrzydła, przez wloty powietrza, system HALO, po niewielkie stateczniki i lotki, mają ogromny wpływ na osiągi auta. Po raz kolejny niezwykle ważna jest równowaga pomiędzy jak największą siłą docisku, a najmniejszym oporem powietrza.

Wszystkie teoretyczne informacje aerodynamiczne z centrum CFD są wysyłane do Bicester, gdzie rozpoczyna się proces projektowania części do modelu (skala 1:2), które są produkowane i testowane w tunelu aerodynamicznym. Jeśli obliczenia zostaną potwierdzone, informacje powrócą do Faenzy do biura projektowego dla projektu 1:1.

3. Biuro projektowe i pracownia (skala 1:1)

W biurze projektowym zespołu Scuderia Toro Rosso znajdują się różne grupy, które są odpowiedzialne za pracę nad różnymi obszarami pojazdu:

  • Zawieszenia
  • Skrzynia biegów
  • Nadwozie
  • Osprzęt

Rzecz jasna najważniejsza część projektu samochodu zmienia się co roku i zależy od zestawu przepisów FIA, które są bazą, wokół której powstaje cały projekt. Podczas sezonu powstaje średnio 20 000 projektów, zaś zmiany i modyfikacje techniczne do samochodu powstają średnio co 30 minut. To również miejsce, do którego wracają dane z testów na modelach w skali 1:2.

Ostateczne projekty trafiają do pracowni. Jak sama nazwa wskazuje, jest to budynek pełen maszyn, które wykonują różne zadania związane z produkcją wielu elementów składających się na samochód. Tutaj produkuje się również formy, modele i części mechaniczne do całego samochodu. Istnieje pięć frezarek sterowanych numerycznie, a także dział szybkiego prototypowania komponentów, wykorzystujący najnowocześniejszą maszynę SLS (selektywne spiekanie laserowe), która produkuje części do tunelu aerodynamicznego, a także do samego samochodu. Wszystkie prace muszą być wykonywane z wielką precyzją, pracując z jak najmniejszymi tolerancjami, a personel jest wysoko wykwalifikowany. Tu nie ma miejsca na pomyłki.

Jednym z ważnych zadań jest wytwarzanie wzorów, które będą źródłem form, a te z kolei zostaną wykorzystane do wyprodukowania części końcowych, które zostaną wprowadzone do samochodu lub samego monocoque. Zaawansowane frezarki wytwarzają wzory części karoserii (maszyny 5-osiowe). Rysunki przybywają tutaj z biura projektowego i są konwertowane z języka Cad na język CAM, który może czytać maszyna, dzięki czemu frezarka może wykonać wzór dokładnie tak, jak w projekcie.

4. Departament materiałów kompozytowych

Brzmi ciekawie? Owszem, bowiem jest to dział, który zajmuje się produkcją podzespołów tylko i wyłącznie z włókna węglowego – od podłogi, po elementy aerodynamiczne. W Formule 1 „kompozyty” oznaczają włókna węglowe. Materiał ten został po raz pierwszy użyty do produkcji podwozia F1 w 1981 roku, a teraz prawie cały samochód - nadwozie i zawieszenie - jest z niego wykonany. Czemu? Ponieważ jest dziesięć razy mocniejszy i o połowę lżejszy niż stal.

Praca z kompozytami jest bardzo pracochłonna, a w świecie zmechanizowanym większość pracy jest nadal wykonywana ręcznie, co wymaga dużych umiejętności od operatorów. Warstwy włókna węglowego, czasem nawet sto, są cięte i układane w odpowiedni kształt w „czystym pomieszczeniu”, a następnie część umieszczana jest w próżni, aby ścisnąć wszystkie warstwy razem, zanim zostanie umieszczona w autoklawie, czyli gigantycznym piekarniku. Część może się tam „gotować” od dwóch do ośmiu godzin, podczas gdy cały proces produkcyjny nawet jednego komponentu może trwać do trzech dni.

Wszystkie części trafiają w ostateczności do działu kontroli jakości. Sprawdza się tam wszystkie komponenty, które mają trafić do ostatecznej wersji bolidu. Pod szczególną kontrolą są elementy mechaniczne (mowa o układzie hydraulicznym, skrzyni biegów, systemach chłodzenia itp.). Badane są również elementy z włókna węglowego, które odpowiadają za wydajność aerodynamiczną. W celu zagwarantowania jakości części mechanicznych sprawdzane są wszystkie, nawet najmniejsze elementy (około 20 000 każdego roku) przy użyciu urządzeń takich jak CMM, które używają mikronów jako jednostki miary. Aby zagwarantować jakość części węglowych, porównuje się rzeczywistą powierzchnię aerodynamiczną wykrytą za pomocą ramienia skanującego 3D z powierzchnią wymaganą przez dział aerodynamiczny.

Wszystko ma znaczenie!

Zwiedzając fabrykę miałem wrażenie, że nie jestem w typowym zakładzie przemysłowym, a w wysoce wyspecjalizowanym laboratorium, niemal szpitalu, w którym chorobliwie dba się o higienę, przestrzeganie zasad i ograniczeń. Oczywiście w większości miejsc nie było mowy o zdjęciach, zaś te można było robić tylko w ściśle wyznaczonych miejscach i w odpowiednim kierunku. No cóż, każdy dba o swój interes najlepiej, jak może.

Poza tym trudno pozbyć się wrażenia, że każdy, dosłownie każdy element ma niezwykle ważne znaczenie, zaś niektóre procedury zakrawają wręcz o absurd. Przykładowo śruby do kół są… jednorazowe. Po każdym wyścigu, dłuższym treningu itp. są wymieniane na nowe. Mają dodatkowo magnetyczne naprowadzanie, aby montaż był maksymalnie szybki. W końcu ekipy są w stanie wymienić 4 koła podczas postoju w mniej niż 3 sekundy, a zdarza się, że podczas treningów poza wyścigiem uda się zejść do mniej niż 2 sekund. Inne zaskakujące fakty? Podczas dokręcania nakrętek na śruby kół wielkość momentu obrotowego przekracza 670 Nm. Aby zapobiec obluzowywaniu się nakrętek z prawej strony pojazdu stosuje się gwinty prawe, a z lewej - gwinty lewe. Ponadto każdy z mechaników zmieniających opony posiada zapasowy pistolet oraz nakrętki w razie wystąpienia problemów. Pistolety są oznaczone innymi kolorami dla każdej strony pojazdu.

Tych ciekawych i niekiedy absurdalnych faktów jest oczywiście o wiele więcej. Wystarczy spojrzeć na kierownicę w bolidzie F1. Jest ona bardziej skomplikowana, niż większość kontrolerów do gier. Poza tym kierowca musi wszystko opanować pędząc niekiedy ponad 300 km/h. A na ustawienia ma chwilę czasu właśnie na prostych. Oczywiście podczas wyścigu zespół ma wgląd w telemetrię pojazdu oraz odczyt danych z setek czujników.

Przyszłość F1

Spodziewana przyszłość Formuły 1 nie wygląda zbyt różowo, szczególnie, jeśli spojrzymy wstecz i prześledzimy dotychczasowe zmiany. Oczywiście pomijam okres, w którym F1 była niezwykle niebezpieczna i wręcz bezsensownie ryzykowna, ale jeszcze kilka lat temu było o wiele więcej emocji. Było ciekawiej zarówno, jeśli chodzi o same bolidy – pięknie brzmiące jednostki V10 lub V8 ustąpiły miejsca turbodoładowanym V6 o pojemności 1,6 litra – ale również przepisy. Walka trwała nie tylko na torze, ale również w alei serwisowej, zaś strategia wyścigowa miała o wiele większe znaczenie, niż obecnie. Dziś najmniejszy błąd oznacza zepsuty wyścig, kiedyś było więcej losowości, zaś pomyłka na starcie wcale nie oznaczała finiszu na słabej pozycji.

A jak to będzie wyglądało w przyszłości? Zapewne coraz większe znaczenie zyskają silniki elektryczne. Już teraz bolidy są w pewnym stopniu hybrydami, w których system ERS wspiera silnik spalinowy. Mówi się, że ekspansja Formuły E mocno wpłynie na F1. Kto wie, może kiedyś ją zastąpi. Ponadto mówi się, że już w sezonie 2021 bolidy zostaną mocno zmodyfikowane. Znikną mocno rozbudowane elementy aerodynamiczne, system HALO zostanie rozwinięty, auta będą także mocniej obudowane na wzór prototypów LMP z serii FIA World Endurance Championship. Czy to dobry kierunek? Spoglądając na obecną modę i trendy wydaje się, że niestety jedynie słuszny. Osobiście jednak nie jestem do tego przekonany…

© dobreprogramy