İlk tasarım taslaklarından, Barselona’daki kış testlerine kadar, bir Formula 1 şasisini üretmek yaklaşık 12 ay kadar sürer. F1i bu yazı dizisinde, dört farklı bölümde bir Formula 1 aracının ana üretim aşamalarını inceledi ve Renault’nun şasi bölümü teknik şefi Nick Chester bize açıklıyor.
Dört bölümden oluşan bu yazı dizisinin ilk bölümüne buradan ulaşabilirsiniz.
TASARIMDAN ÜRETİME
Geometriler bir kez tanımlandıktan ve gerekli sağlamlık seviyelerine ulaşıldıktan sonra, takımların bu dijital görselleri gerçek parçalara dönüştürmesi gerekiyor. Bu konuda bilgi işlem devreye giriyor ve tasarım ofisi ile atölye arasında yumuşak bir geçiş olmasını sağlıyor.
CAD ile takımlar aracın 3 boyutlu ana dosyasını üretebiliyorlar ve bu da tüm parçaların boyutlarını ve nasıl monte edileceklerini gösteriyor.
Devasa bir geometrik veritabanı olarak iş yapan bu ana dosya, bilgisayar destekli üretim (CAM) yazılımı ile işlenir ve bu da CNC makinelerinin yazılımına uygun dosyaların üretilmesini sağlar.
Pratikte bu dosya, parçayı üretmek için gereken hareketleri programlamak için gerekli bilgileri içerir.
Dosyada metal bileşenlerin kesilme çizgileri veya kompozit bileşenlerin temel kalıbının yapılması için gereken bilgiler bulunur. Bu kalıp, daha sonra karbon ile kaplanarak nihai bileşenlerin üretilmesinde kullanılır.
NEREDEN BAŞLANIR?
Bir F1 aracının iç organlarına yakından bakarken omurga olarak üç ana bileşen göze çarpar: şasi (monokok, yakıt deposu ve ön süspansiyonlar), güç ünitesi ve vites kutusu (arka süspansiyonlarla birlikte). Bu omurgaya gövde parçaları, kanatlar, soğutma boruları gibi şeyler bağlanır. Ancak takımlar önce nereden başlar?
Chester anlatıyor: “Şasi ve vites kutusu üretime giden ilk bileşenlerdir. Sonra süspansiyon ve kanatlar gelir. Son bileşenler ise motor kapağı gibi gövde parçalarıdır. Bu paketle birlikte elektrik kabloları da üretilir.”
“Sonra Kasım ayında bir araç toplama denemesi yaparız ve parçaların nasıl oturacağını görürüz. CAD ile birlikte fiziksel bir araç toplama da yaparız. Bu, kablo demetleri ve hidrolik borularının en iyi nereden geçirileceğini anlamak için en iyi yoldur. Onları CAD’de modellemiş olsanız bile, bu onların araç üzerindeki fiziksel konumlamasını kontrol etmek için çok önemlidir. Bunları şasi boyunca götürebilmeniz gerekir.”
GERİYE DÖNÜK BİR SÜREÇ: ÜRETİM
Monokok şasi, gövde parçaları ve kanatlar ince karbon fiber yapraklarından kesilir, şekillendirilir ve bir kalıbın üzerine gerilir. Ondan önce fırında ısıtılarak son halini alır. Şimdi de karbon fiber parçaların nasıl yapıldıklarına bakalım.
Karbon narin bir parça, F1 mühendisleri parçaları hazırlarken katman kalınlığı ve yönlenmesini dikkate alır. Hataların önüne geçmek ve sorunsuz bir üretim sağlamak için teknisyenler 3 boyutlu model ile atölye arasındaki bağlantıyı sağlayan özel bir yazılım kullanırlar. Yazılım, kompozit malzeme departmanından gelen uyarılara göre otomatik olarak adım adım yönergeler oluşturur. Tasarımın modifiye edilmesi gerektiğinde plan da otomatik olarak güncellenir.
Yazılım aynı zamanda ortaya çıkabilecek olası üretimsel sorunları da fark ederek bunu tasarıcılara uyarı olarak sunar. Örneğin, karbon yaprağın kırışmasına neden olacak bir kıvrımı tanımlayabilir. Bu şekilde F1 tasarımcıları üretim bölümü henüz başlamamışken sorunu fark edip çözebilir ve bu da zaman ve para tasarrufu sağlar.
BİR KALIBIN ÜRETİMİ
Monokok şasi gibi bir karbon parçada, süreç tam boydaki bir kalıp ile başlar. CAD verisi, epoksi reçine bloğundan model şeklini çıkaracak olan 5 akslı CNC freze makinesine gönderilir. Tek bir parçayı oluşturmak için bazen birden fazla parça bloğunu birleştirmek gerekir.
Renault’nun Enstone’daki fabrikası yakın zamanda Breton üretimi çok amaçlı CNC makinelerine sahip oldu. 7 metre yüksekliğindeki bu makine takımın aracın zemini ve monokokunu kendi fabrikasında üretebilmesine imkan tanıyor.
CNC makine tarafından hazırlanan epoksi model üzerine karbon fiber karmanlar elle serilir ve çok adımlı sürecin ardından kalıpla birlikte fırında son halini alması için gönderilir.
PARÇALARIN ÜRETİMİ
Kalıplar hazırlandıktan sonra, parçalar çok yetenekli usta personel tarafından dikkatli şekilde karbon fiber yapraklarla kaplanır. Lazerli bir sistem, bu karbon fiber katmanlarının katlanmasına ve konumlandırılmasına yardım eder. Üstteki fotoğraftaki yeşil çizgilere dikkat edin, onlar lazer işaretler.
Bu aşamadan sonra, hazırlanmış bileşen vakumlu bir torbaya konulur ve kalıbı ile birlikte fırına konur. F1 fabrikalarında genellikle iki veya üç tane fırın olur ve buralarda bileşenler yüksek basınç ve sıcaklık altında sertleştirilir.
Kompozit parçaları sertleştirmek için sandviç bir yapı kullanılır. Bir alüminyum veya aramid (genellikle Nomex) kullanılarak yapılmış bal peteği çekirdek iki kompozit parça arasına konur ve kalınlık da ihtiyaca göre değişir.
Bal peteği çekirdek içinde yer alması gereken bağlantı noktaları (örneğin süspansiyon bağlantıları) metal ve kompozit parçalar halinde iç kısma yerleştirilir ve böylece yükler daha büyük yüzeyler üzerine dağıtılabilir.
Takımlar, birden fazla bileşenin birleştirilmesinin gerektiği karmaşık parçalarda tutkalın kullanıldığı bir seri prosedürle işlemeyi tercih ederler.
Örneğin monokok, üst ve alt olmak üzere iki temel bileşen halinde imal edilir ve bu iki parça birbirine yapıştırılır.
Son olarak, bağlantı noktaları ve kablo kanalları gibi şeyler için gerekli delikler açılır. Bu delikler 5 akslı freze makinesi ile bir CAD dosyası kullanılarak açılır.
KAZA TESTİ
Formula 1’in zorunlu kaza testlerinden geçmek için bir monokok şasi üretilir.
Çeşitli kaza testlerinde bir FIA gözlemcisi tarafından takip edilen zorlu bilimsel protokoller yapılır ve bu testler kısmen fabrikada, kısmen de FIA tarafından onaylanmış merkezlerden birisinde yapılır. İngiltere’de Cranfield Impact Centre ve Transport Research Laboratory varken, Milan’da ise CSI laboratuvarları bu testler için kullanılabilir.
“Kaza testleri Enstone ve Cranfield’de yapılır. Statik testler Enstone’da, dinamik testler ise Cranfield’da yapılır.”
MONTAJ VE PİSTE ÇIKIŞ
Bir Formula 1 aracının tüm 20,000 parçası üretildikten sonra otomobilin montajı başlar:
“Tüm parçalar hazır olduktan sonra aracın montajı iki hafta sürer. Tasarımcılar her alan için (örneğin şasi, süspansiyon, vites kutusu…) montaj çizimlerini hazırlarlar. Bazı montajları, örneğin vites kutusunu tamamlamak birkaç hafta alabilir.”
Son olarak, araçta her şeyin doğru şekilde çalıştığını kontrol etmek için, takım reklam film çekimleri haklarını kullanarak yeni şasinin düzgün bir şekilde piste çıkmasını sağlar.
Chester şöyle anlatıyor: “Genelde reklam filmi çekim gününde aracı ilk kez piste çıkarmış oluruz, bu da ilk testlerden birkaç gün önce düzenlenir.”
İlk şasi testlerde kullanılmak için Barselona’ya gönderilirken, ikinci şasi ise sezonun ilk yarışına zamanında hazır olabilmesi için fabrikada monte edilmeye başlar. Kış testleri için yedek parçalar üretilir, ancak bunlar aracın ilk aerodinamik konfigürasyonunun evriminden dolayı sınırlı sayılarda üretilirler.
Sezonlar arasında sadece üç ay vardır ve bu süreç asla durmaz. Testlerin ardından mühendisler bir sonraki sezonun şasisi hakkında düşünmeye başlarlar…
Bu yazı dizisinin hazırlanmasında Renault F1 takımının şasi teknik şefi Nick Chester, F1i ve Gary Savage’ın “Composite Materials Technology in Formula 1 Motor Racing” adındaki harika makalesinden yararlanılmıştır, hepsine teşekkürler.