Cosworth rafforza le prestazioni dei pistoni con Materion

La società tecnologica globale Cosworth ha ampliato la sua gamma di pistoni attraverso una collaborazione con il fornitore di materiali avanzati, Materion, che vede Cosworth produrre e lavorare pistoni Metal Matrix Composite (MMC) per il settore automobilistico.

I pistoni MMC di Cosworth hanno già contribuito a fornire prestazioni superlative nella nuovissima supercar Gordon Murray Automotive T.50, che vanta una velocità massima di 12.000 giri al minuto e produce la potenza specifica più alta di qualsiasi motore aspirato da strada con 164 CV per litro .

A sostenere ulteriormente la reputazione di Cosworth c'è l'inclusione dei suoi pistoni MMC nel progetto Lanzante TAG Turbo, trasformando gli storici motori di F1 vincitori del podio in veicoli utilizzabili e stradali.

Il patrimonio di conoscenze ed esperienza di Cosworth nello sviluppo e nella produzione di pistoni ha da tempo posizionato l'azienda come il primo punto di riferimento per molti importanti produttori OE. Con la crescente domanda di componenti di alto livello, l'azienda ha adottato misure per garantire che la propria reputazione fosse rafforzata con soluzioni all'avanguardia.

Lavorando con Materion, il passaggio di Cosworth a Metal Matrix Composites ha consentito all'azienda di allontanarsi dalle tradizionali billette metalliche, forgiate e fusioni che non sono adatte alle esigenze dei motori ad alte prestazioni di domani.

Il composito SupremEX di Materion combina un rinforzo ultrafine in carburo di silicio con leghe di alluminio aerospaziali. Il risultato è un composito superiore alle leghe convenzionali, che combina le proprietà leggere dell'alluminio con resistenza e rigidità eccezionali.

I pistoni SupremEX possono essere utilizzati per sostituire alluminio, titanio, acciaio e altre leghe strutturali e compositi. La rigidità specifica di SupremEX supera quella di altri materiali per pistoni di almeno il 40%, consentendo una significativa riduzione della massa alternativa.

La struttura rinforzata dei pistoni MMC riduce al minimo l'usura nelle interfacce critiche, rispetto ad esempio alle tradizionali leghe di alluminio per pistoni, e offre un coefficiente di dilatazione termica inferiore del 25%. Ciò a sua volta consente un controllo più rigoroso del gioco tra pistone e camicia, riducendo lo sbattimento del pistone, il trascinamento dell'olio e il volume delle fessure, garantendo una maggiore efficienza.

È possibile ottenere temperature di esercizio e pressioni di combustione più elevate grazie alla maggiore resistenza alla fatica (a temperature di esercizio, più del doppio di quelle delle leghe di alluminio convenzionali), con un coefficiente di attrito inferiore e una maggiore resistenza all'usura che contribuiscono a migliorare l'efficienza della combustione, il consumo di carburante specifico dei freni e l'idro -emissioni di carbonio.

I pistoni MMC sono componenti cruciali che hanno consentito a Cosworth di progettare un motore V12 leggero e avanzato per il GMA T.50.

L'ingegnere principale della Cosworth, John Heath, ha dichiarato: "Per il motore GMA V12, con la sua capacità di funzionare a velocità superiori a 12.000 giri/min, il materiale SupremEX ci ha permesso di progettare un pistone estremamente leggero, sfruttando l'eccellente resistenza del materiale alle alte temperature. Questa riduzione di peso ha l’ulteriore vantaggio di consentire anche ad altri componenti all’interno del gruppo motore di avere una massa inferiore e un attrito ridotto, caratteristiche essenziali quando si fornisce un motore con una potenza specifica così elevata”.

Questi pistoni sono anche parte integrante del progetto Lanzante TAG Turbo. 11 motori F1 Turbo V6 della metà degli anni '80 sono stati integrati nella parte posteriore dei limitatissimi TAG 930. I motori da 1,5 litri conquistarono nove podi nella stagione di F1 del 1984, inclusa una vittoria a Brands Hatch per mano di Niki Lauda.

Lanzante si è rivolto a Cosworth per rielaborare il V6 da oltre 1.000 CV in un motore affidabile, utilizzabile e stradale. Il risultato sono 503 CV con un limite di giri di 9.000 giri al minuto, rendendo questi motori estremamente limitati i propulsori turbocompressi con il regime più elevato utilizzati in un'auto omologata per la strada.

Il direttore del mercato globale di Materion, Dave Krus, ha dichiarato: "Dall'invenzione di SupremEX MMC e dal suo successo come pistoni nelle corse di Formula 1, i progettisti di motori di tutto il mondo hanno riconosciuto il materiale come una chiave per aumentare l'efficienza. Per rendere la tecnologia accessibile al più ampio mercato automobilistico mercato, gli esperti di Materion hanno continuato a sviluppare modi per ridurre i costi e migliorare la lavorabilità. Tuttavia, ci sono voluti gli ingegneri pionieristici di Cosworth per progettare e implementare pistoni che dimostrassero pienamente il potenziale del materiale. Siamo orgogliosi di lavorare al loro fianco."