a cura di Redazione Automobilismo - 10 October 2018

Scocca: Alluminio o Carbonio?

Che cosa cambia tra una scocca/telaio in lega di alluminio e uno in fibra di carbonio? Perché alcune auto vengono prodotte utilizzando il primo materiale mentre altre sfruttando il secondo? Cerchiamo insieme di capire pregi e difetti di entrambe le soluzioni e caratteristiche di entrambi i materiali.
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    La maggior parte delle automobili di ultimissima progettazione adotta scocche realizzate in lega di alluminio. La scelta è dettata dal fatto che l'alluminio rispetto all'acciaio, materiale con il quale vengono ancora prodotte le scocche di auto basso prestazionali o economiche, permette la realizzazione di vetture molto meno pesanti e quindi una considerevole riduzione dei consumi e delle emissioni inquinanti. L'alluminio ha però anche altre caratteristiche sopratutto se paragonate alla fibra di carbonio, altro materiale con il quale vengono prodotte le scocche per vetture alto prestazionali o da gara.

    Rispetto alla fibra di carbonio la lega di alluminio è caratterizzata da costi di produzione contenuti, una minore rigidezza, un più alto peso specifico e una buona resistenza alla corrosione in ambiente atmosferico. Presenta comunque un rapporto resistenza-peso molto vantaggioso rispetto agli altri materiali strutturali come l’acciaio, seppur sempre inferiore ai compositi in fibra di carbonio, e una buona resistenza alla trazione ed alla corrosione che la rendono ideale per la creazione di vetture più performanti e durevoli. Grazie alla sua struttura isotropa, che presenta quindi le stesse proprietà e caratteristiche in tutte le direzioni, l’alluminio è in grado di distribuire le forze a 360 gradi attorno all’area di impatto. Questo gli consente di offrire rispetto al carbonio una superficie maggiore sulla quale distribuire l’energia da smaltire pur a fronte di una minore resistenza propria agli urti. Infine, l'alluminio soffre di affaticamento cioè se viene sottoposto a continui sforzi, pur senza raggiungere il limite di rottura o snervamento, dopo una serie di cicli risulterà indebolito e quindi col tempo perderà le proprietà meccaniche fino a giungere a rottura.

    Scocca: Alluminio o Carbonio?

    I compositi in fibra di carbonio vengono utilizzati in applicazioni di alto livello, dove sono richieste proprietà meccaniche molto elevate, resistenza alla temperatura e sopratutto leggerezza. Sono però utilizzati prettamente nel Motorsport perché hanno costi di produzione molto elevati e non sono per niente facili da lavorare. Nello specifico la fibra di carbonio, essendo un materiale anisotropo, ha la particolarità di avere le proprietà meccaniche che dipendono dalla direzione delle fibre. Orientando quindi opportunamente le fibre è possibile migliorare le proprietà meccaniche lungo le direzioni di maggiore sollecitazione. Il carbonio è caratterizzato inoltre da un’elevata resistenza in relazione al peso, superiore a qualsiasi lega metallica, e da una superiore elasticità. Le scocche realizzate in fibra di carbonio presentano, infatti, le più elevate prestazioni, in particolare riguardo al rapporto rigidezza-peso e resistenza-peso. La fibra di carbonio, infine, non soffre di affaticamento e risulta molto più resistente sotto questo punto di vista, venendo utilizzata anche per parti soggette a continue flessioni.

    Tutte queste caratteristiche rendono la fibra di carbonio il materiale numero uno sul piano strutturale. La scocca in fibra di carbonio rappresenta quindi la struttura più leggera e più rigida oggi realizzabile per una vettura, quella cioè che a parità di carico subisce la minore deformazione. La maggiore leggerezza e la superiore rigidezza del telaio in fibra di carbonio portano questa soluzione a garantire una migliore tenuta di strada. Il telaio in carbonio, essendo meno deformabile, consente di far dipendere la rigidezza al rollio quasi esclusivamente dalle sospensioni, consentendo di attuare un maggior controllo sulla cinematica del veicolo e impedendo che l’energia elastica di deformazione possa accumularsi all’interno del telaio per poi essere rilasciata successivamente e in modo incontrollato sotto forma di oscillazioni del telaio. Merito di queste peculiarità il telaio in fibra di carbonio consente sempre, rispetto al diretto concorrente in alluminio, un preciso contatto dello pneumatico al suolo, una superiore precisione di sterzo, una maggiore prevedibilità del comportamento dinamico e una migliore tenuta generale del veicolo.

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