Les analyses techniques F1 de Giorgio Piola
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Ferrari étudie une solution novatrice de piston en impression 3D

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Ferrari étudie une solution novatrice de piston en impression 3D
Par : Franco Nugnes
31 janv. 2017 à 15:19

Ferrari se tourne vers la technologie d'impression 3D pour introduire un design de piston novateur qui pourrait lui permettre de faire un grand pas en avant avec son moteur 2017.

Tandis que Ferrari, sous les ordres de son président Sergio Marchionne, se conforme à la consigne stricte du silence quant à ses espoirs pour la saison à venir, un travail de tous les instants se poursuit à Maranello pour s'assurer de franchir un cap.

Après s'être mise elle-même sous pression au début de la saison 2016, avec des déclarations téméraires quant à une possible victoire dès la première course, la Scuderia fournit cette année ses efforts dans la confidentialité. 

Le développement du projet 668 est bien avancé, et il est dans les temps pour une première apparition publique programmée lors d'une journée de tournage à Fiorano, le 24 février. La monoplace sera dévoilée sur internet, comme ce fut le cas ces dernières années.

Il est cependant possible que l'unité de puissance qui sera installée dans la voiture pour la phase de test ne soit qu'une première étape. Au sein du département moteur, le chef designer Sassi Lorenzo et Enrico Gualteri, responsable de l'assemblage, espèrent finaliser les changements audacieux qui pourraient permettre de franchir un palier en matière de performance.

Le directeur technique Mattia Binotto, issu du département moteur, s'attend à une avancée majeure sur le plan moteur grâce à un design final qui pourrait avoir très peu de choses en commun avec la version 2016.

Les changements concerneraient principalement la chambre à combustion, faite pour une augmentation considérable de la pression grâce à l'évolution du Turbulent Jet Ignition System qui a été utilisé ces dernières années.

Il y aurait un nouveau micro-injecteur conçu par Magneti Marelli, assurant une flamme parfaite pour l'allumage de la chambre à combustion dans le but d'améliorer la performance, mais aussi de réduire la consommation d'essence.

Les changements placeront le moteur sous l'emprise de forces énormes - avec une pression possible de 400 bars - et généreront une importante augmentation de la température, ce qui peut représenter une menace pour la fiabilité. 

Afin d'atteindre ses objectifs, Ferrari doit avoir une approche révolutionnaire de la conception du moteur, et a décidé de se concentrer sur l'innovation. Des tests se déroulent actuellement autour d'un nouveau concept de design de piston utilisant un nouvel alliage d'acier.

Bien que les constructeurs soient restreints par la FIA concernant les matériaux qu'ils peuvent employer, Ferrari cherche à ne plus recourir à l'aluminium qui est communément utilisé. La raison ? L'écurie veut trouver quelque chose qui résiste davantage à une pression physique plus élevée (et à une dilatation thermique) afin de ne pas compromettre la fiabilité.

Les alliages d'aluminium sont plus légers que les alliages d'acier, mais ils ont une moins bonne capacité de résistance à la déformation et à la casse par des températures extrêmes. Le surplus de poids pour des pièces en mouvement comme les pistons est un gros problème, c'est pourquoi l'accent a été mis sur la recherche d'une solution qui est plus performante et plus fiable.

Dans leur quête pour trouver le bon alliage, les ingénieurs de Maranello évaluent les dernières technologies d'impression 3D (plus connues sous le nom de fabrication additive dans l'industrie).

Utiliser cette technique permet aux ingénieurs de construire des couches minces de matériau les unes sur les autres. Il est ainsi envisageable de créer des formes complexes qui n'auraient pas été possibles en utilisant les précédentes méthodes de moulure et d'usinage.

Le degré de liberté qu'offre l'impression 3D, allié à la vitesse de production, a ouvert une nouvelle frontière de développement du design pour quelque chose qui était auparavant limité à des prototypes de pièces en plastique pour les modèles de soufflerie.

L'utilisation de matériaux comme l'alliage d'acier - qui dans un processus classique ne conviendrait pas à la production d'un piston pour une F1 - peut désormais être considérée car il n'est plus nécessaire de fabriquer des surfaces pleines. Des designs de structure alvéolaire sont possibles.

De tels concepts de structure alvéolaire apportent un avantage en termes de solidité, sans présenter l'inconvénient du poids. Si Ferrari n'est probablement pas la seule équipe à étudier cette technologie, Binotto espère voir cela se traduire par des progrès en piste dès que possible, et ce pourrait être le cas dès le début de la saison. 

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Auteur Franco Nugnes
Type d'article Analyse