Tech analyse: F1-teams jagen op fantasie-limieten met extreme remschijven

De hoge buitentemperatuur in Sakhir, resulterend in een verhoogde mechanische grip, in combinatie met de ene na de andere pittige remzone, houdt in dat het managen van de remtemperaturen een serieus probleem kan zijn. Door het radioverbod wordt de situatie dit jaar nog ingewikkelder, aangezien teams niet langer mogen waarschuwen dat de temperatuur van de remmen te hoog oploopt en dat de rijder meer moet koelen - tenzij het probleem dusdanig van aard is dat hij hierdoor dreigt uit te vallen.

In Australië overwoog Mercedes kortstondig om raceleider Nico Rosberg uit te laten vallen nadat er rommel in zijn remklauw vast kwam te zitten. Daardoor nam de temperatuur snel toe. De Duitser was echter in staat om de situatie zelfstandig te managen en won vervolgens de race. Wat in Melbourne al bleek, en in Bahrein nog meer benadrukt zal worden, is hoe het remdesign net als elk ander onderdeel van de auto balanceert op de grens van het mogelijke. Wat eens gezien werd als extreem, is vandaag de dag de norm. Dat blijkt wel uit de eis van de teams dat de fabrikanten remschijven moeten leveren met meer dan 1.200 koelgaten…

Razendsnelle ontwikkeling 

Kimi Raikkonen, Ferrari SF16-H met de halo cockpit blokkeert een wiel

Foto: XPB Images

Er waren tijden dat teams eenvoudigweg de standaard remschijf en -klauw van een fabrikant monteerden en daarmee gingen racen. Die tijd ligt alweer ver achter ons. De constante wens om tijdwinst te boeken, focust zich in eerste instantie op gewicht. De losse rem-eenheden wogen voorheen zo’n 20 kilogram, momenteel is dat nog maar 6 kilogram. En dat alles zonder dat de prestaties afnemen. 

De FIA-reglementen beperken de mogelijkheden op het gebied van afmeting, materiaal en vorm van de remconfiguratie - en schrijven zelfs voor hoe de remklauw gemonteerd moet zijn op de auto. Dat houdt in dat de recente jaren de focus is verlegd naar het ontwerp van de remschijf. De teams realiseerden zich al snel dat hoe minder lucht specifiek nodig is voor het koelen van de remmen, hoe meer het gebruikt kan worden voor het behalen van aërodynamisch voordeel.

Focus op koeling 

Remschijf

Tekening door: Giorgio Piola

Remschijven moeten op een bepaalde temperatuur opereren om effectief te werken, maar als het carbon oververhit raakt, zullen de prestaties verminderen. Bij het begin van de remzone, moet de remschijf in de regio tussen de 350 en 600 graden Celsius verkeren. Als je daarboven zit, begint de schijf te oxideren; het kan daardoor dichtheid verliezen, de temperatuur loopt nog verder op en de slijtage begint onvoorspelbaar te worden.

Het vinden van de juiste balans voor een remschijf die niet al te zwaar is, en die slechts licht gekoeld wordt, is daardoor het ideaal. Andrea Algeri, klantmanager van de F1 en singleseaters bij remproducent Brembo, legt uit: “De afgelopen jaren bereikten we een grens van de sterkte van de remschijf in gewicht en de stijfheidratio van de remklauw. Dus nu kijken we voornamelijk naar de koeling.”

Meer en meer openingen

Vergelijking van remschijven

Photo by: XPB Images

De buitendiameter van de remschijf is vastgelegd in de reglementen. Teams hadden al snel in de gaten dat de wijze waarop het oppervlak van de remschijf voor de koeling toe zou nemen wanneer men er gaten in zou boren. Twintig jaar geleden zaten er minder dan 30 grote gaten rondom het centrum van de schijf. Zelfs een decennium geleden was het aantal openingen nauwelijks toegenomen. Algeri zei: “Vijf jaar geleden waren er in totaal 70 tot 100 gaten, maar nu zitten we op 1.200. De openingen zijn zeer klein om het oppervlak dat in aanraking komt met de lucht te vergroten. Daardoor kan de schijf beter gekoeld worden en houdt men de temperatuur beter onder controle. Bovendien zorgt het voor een gewichtsafname.”

De gigantische toename van het aantal openingen komt voort uit twee ontwikkelingen: teams realiseren welke voordelen dat biedt dus pushen zij hun leveranciers de grenzen op te zoeken. Bovendien hebben producenten als Brembo steeds meer mogelijkheden om op dergelijk detailniveau te werk te gaan. “Er kwamen veel verzoeken van de teams, die op dit vlak de grenzen opzoeken”, voegde Algeri toe. “Wij zoeken naar andere machinale tools, om nog kleinere openingen te creëren. Dat was niet eenvoudig. Echt carbon is een behoorlijk zacht materiaal. Behoorlijk lange gaten van 2,5 millimeter maken met slechts één tool is niet eenvoudig. We hebben op dit gebied veel geïnvesteerd in het technologische aspect. We begonnen met gaten van 4,5 millimeter, toen stapten we over naar 4 mm, vervolgens naar 3 en nu zitten we op 2,5. Dat heeft enige jaren geduurd.”

De limiet opzoeken

F1-engineers zijn - uiteraard - nooit tevreden met het resultaat. Ondanks de vooruitgang die de remproducenten geboekt hebben, willen teams nog altijd meer. Maar er is een balans: het ideaal van vele duizenden kleine openingen voor de koeling komt niet overeen met de realiteit dat zo’n schijf hierdoor niet in kwaliteit afneemt. Algeri legt uit: “We moeten de fantasie van de Formule 1-engineers ietwat indammen! De voorgestelde koelpatronen zijn soms goed, maar zij vergeten de weerstand en de slijtage van de schijf. Teams willen veel openingen maar zij willen tegelijkertijd een slijtage van slechts een halve millimeter. Zo’n remschijf zou enkel goed zijn voor VT1, daarna moet hij gewisseld worden. Dus het is een compromis met betrekking tot de levensduur van de remschijf.”

Op dit moment is 1.200 openingen de limiet. Aangezien de technologie voortschrijdt, en de F1-bolides voor 2017 volgens de eerste berekeningen tot een derde meer vergen van de remmen, lijkt het einde nog niet bereikt. De fantasielimieten worden mogelijk toch werkelijkheid…

Met medewerking van onze Formule 1-verslaggever Jonathan Noble