Le ruote in fibra di carbonio potrebbero essere la prossima spinta per la gamma EV

La Carbon Revolution australiana potrebbe non essere il produttore di ruote più conosciuto al mondo, ma sono tra i più interessanti. La maggior parte dei marchi conosciuti e venduti in grandi volumi come BBS, Rial e OZ realizzano le loro ruote da leghe metalliche, principalmente alluminio. Carbon Revolution utilizza compositi in fibra di carbonio. Ad oggi, hanno fornito principalmente le loro ruote eccezionalmente leggere per macchine ad alte prestazioni come la Ford GT, la Shelby GT350 e la Ferrari 488 Pista. Ora stanno cercando di espandersi a veicoli più tradizionali, in particolare quelli alimentati a batterie.

I compositi in fibra di carbonio non sono un concetto particolarmente nuovo. Sono stati utilizzati nel settore aerospaziale per molti anni prima che la McLaren portasse questo materiale leggero e ad alta resistenza in Formula 1981 nel 1990 e su strada negli anni '1 nella leggendaria F2013. Nel 3, BMW ha utilizzato per la prima volta con la iXNUMX una struttura in composito di carbonio in un modello di volume relativamente elevato.

Tuttavia, l'approccio lanciato da Carbon Revolution con un focus sulle ruote potrebbe rivelarsi sia più conveniente sia offrire un maggiore vantaggio in termini di efficienza rispetto a quello che ha fatto BMW. Dati il ​​costo e la massa delle batterie, massimizzare l'efficienza energetica è fondamentale affinché i veicoli elettrici ottengano la massima autonomia con la minor quantità di batteria.

Ridurre la massa di qualsiasi tipo è un percorso semplice per migliorare l'efficienza semplicemente riducendo il carico di lavoro sul sistema di propulsione e l'accumulo di energia (ovvero la batteria). Ma non tutte le riduzioni di massa hanno lo stesso impatto. Conosciamo l'inerzia dalla seconda legge del moto di Newton. In una forma molto semplificata si riduce a un oggetto a riposo rimarrà a riposo o un oggetto in movimento continuerà a muoversi a meno che non venga applicata una forza sbilanciata.

Ma l'inerzia ha vettori direzionali ad essa associati. L'accelerazione di un veicolo richiede una forza nella direzione in cui vuoi muoverti. Nel caso di una ruota, ci sono in realtà diverse direzioni importanti, orizzontale, verticale e di rotazione.

L'inerzia verticale deve essere superata per seguire i contorni della strada come dossi o buche. Man mano che le ruote diventano più grandi, cosa che sembrano inesorabilmente fare per scopi estetici, diventano molto pesanti e la qualità di guida si degrada rapidamente perché la ruota non può accelerare su o giù abbastanza velocemente per seguire la strada, trasmettendo così quelle forze nell'abitacolo.

L'inerzia orizzontale deve essere superata per accelerare, frenare o sterzare il veicolo. Tuttavia, ciò si ottiene girando effettivamente le ruote dal motore o dai motori, quindi l'inerzia rotazionale deve essere superata. Ancora una volta, maggiore è il diametro della ruota, maggiore è l'inerzia rotazionale e questo risulta essere un fattore maggiore nell'efficienza dei veicoli elettrici rispetto alla semplice massa della ruota. Se due ruote di dimensioni diverse hanno la stessa massa, quella con il peso più lontano dal centro richiederà più energia per guidare.

È qui che le ruote in fibra di carbonio possono essere un enorme vantaggio per i veicoli elettrici grazie a una riduzione della massa dal 40 al 50% rispetto a un cerchio in lega di dimensioni simili. Secondo Jake Dingle, CEO di Carbon Revolution, le ruote in carbonio di un tipico SUV possono risparmiare fino a 130 libbre di massa che si muove verticalmente e ruota. Data la maggior parte delle batterie che possono pesare fino a 1,600 libbre nel Ford F-150 Lightning o più di 2,900 libbre nel GMC Hummer, si tratta di una notevole riduzione che migliorerebbe l'autonomia di guida.

Ma ci sono più vantaggi per le ruote in composito di carbonio. Rispetto all'alluminio o all'acciaio, le fibre reticolate nella struttura composita smorzano gli impatti stradali che vengono trasmessi più direttamente attraverso il metallo. Il risultato è fino a 5 dB in meno di rumore della strada che entra nell'abitacolo. Dal momento che i veicoli elettrici non hanno un motore per mascherare altri suoni ambientali, ridurre quei suoni alla fonte aiuta a mantenere le cose silenziose senza aggiungere più stuoie fonoassorbenti.

Le ruote in composito di carbonio offrono anche una maggiore flessibilità nella sagomatura che non è possibile con l'alluminio fuso o forgiato. Ciò può consentire ruote di forma più aerodinamica che riducono la resistenza e, naturalmente, migliorano l'efficienza.

Su un veicolo elettrico, l'utilizzo di una ruota di diametro maggiore ma più stretta può aiutare a ridurre la resistenza aerodinamica mantenendo una zona di contatto ragionevole per lo pneumatico sulla strada. Questo è ciò che la BMW ha fatto con l'i3. Se quelle ruote più grandi e più strette fossero state realizzate in composito di fibra di carbonio anziché in alluminio, avrebbero avuto un effetto ancora più positivo sull'autonomia.

Le ruote di Carbon Revolution sono prodotte attraverso un processo di stampaggio a trasferimento di resina che non richiede la posa manuale delle fibre come sarebbe fatto per qualcosa come la struttura di un'auto sportiva ad alte prestazioni. Le fibre secche sono significativamente più economiche della fibra pre-impregnata di resina utilizzata in altri processi e non richiedono la polimerizzazione in autoclave. L'azienda sta eseguendo l'ingegneria simultanea dei suoi prodotti e processi per aumentare la capacità di produzione e automatizzare molti dei passaggi.

Sebbene le ruote in fibra di carbonio abbiano ancora un significativo sovrapprezzo oggi, questo si sta riducendo con l'aumentare dei volumi. Quest'anno, l'azienda prevede una produzione di circa 50,000 ruote e a 1 milione di unità prevede la parità di valore con i cerchi in lega. Il primo programma SUV di Carbon Revolution verrà lanciato verso la fine del 2022 e Dingle prevede circa 15 programmi di veicoli nei prossimi sei anni con una significativa espansione della produzione entro la metà del decennio.