Quando si parla di prestazioni ed avanzamento tecnologico in campo automobilistico, si pensa sempre all’elettronica. Oggi i sistemi ADAS (se non sai di cosa parliamo trovi qui una guida: Sistemi ADAS: cosa significano le sigle e come funzionano?) fanno la parte del leone in auto, assieme all’infotainment. Il progresso abbraccia però anche altri lati dell’automobile, come quelli strutturali o semplicemente meccanici. I dischi freno sono uno di questi e che in futuro potrebbe cambiare in modo radicale.
I problemi dei dischi freno
Concettualmente tutti – o quasi – sappiamo come funziona un impianto frenante. Una pinza morde un disco in materiale metallico o composito (nel caso dei carboceramici) e l’auto decelera, dissipando energia sotto forma di calore. Proprio il calore è uno degli aspetti fondamentali da valutare sia in fase di progetto che di utilizzo di un impianto frenante. Ogni materiale ha un limite progettuale di temperatura così come un limite di funzionamento, superato il quale può penalizzare fortemente la prestazione o, peggio ancora, arrivare a rottura. In più gli stessi dischi sono una componente facente parte di quelle “masse non sospese” che inficiano notevolmente la dinamica dell’auto, per le quali si cerca di limitarne quanto più possibile il peso così da ottimizzare agilità, stress meccanici, autonomia e chi più ne ha più ne metta.
Come potrebbero essere fatti i dischi freno del futuro
Negli anni i dischi freno hanno subito modifiche ed aggiornamenti strutturali. Hanno visto materiali differenti, la creazione di fori, canali interni per l’autoventilazione e tutta una serie di integrazioni per favorirne la performance. Il principio di funzionamento è però rimasto sempre lo stesso, così come il posizionamento delle componenti.
Un ingegnere dei materiali del Marshall Space Flight Center della NASA, Jonathan Lee, ha pensato di sovvertire questa struttura. L’intento è quello di migliorare il raffreddamento e la circolazione dell’aria durante il moto dell’auto, così che una parte maggiore di superficie venga esposta all’aria. Questo perchè ad oggi solo due facce dei dischi freno permettono di asportare calore, mentre le altre due permettono la frizione con le pastiglie. Così ha presentato uno di quelli che potrebbe essere il disco freno del futuro.
Il design che cerca di ottimizzare la termica dei dischi
Rispetto ad un disco freno tradizionale subito si notano delle differenze importanti nella zona centrale, dove ci sono scanalature dal design complesso. Queste aiutano a generare vortici grazie ad un effetto depressivo, per cercare di raffreddare meglio la superficie frenante. Allo stesso tempo l’ingegnere Lee ha integrato su questi dischi freno del futuro anche delle baffature ad intervalli periodici.
Questo design ha portato a numerosi vantaggi sotto molteplici aspetti da non sottovalutare. Da un lato rende l’impianto più sicuro, poichè i flussi attorno al disco evitano che particelle e detriti si possano incastrare tra disco e pastiglia. Dall’altro la prestazione è notevolmente migliorata, poichè non solo c’è più superficie frenante – che quindi aiuta ad aumentare la potenza dell’impianto stesso – ma anche un raffreddamento nettamente superiore. Quest’ultimo dettaglio ha l’effetto parallelo di evitare la formazione di particelle tossiche durante la fase di frenata, poichè una temperatura più bassa non innesca reazioni chimiche sulla superficie delle pastiglie, evitando l’emissione di polveri dannose per la salute.
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