De uitdagingen van remtechnologie in Formule 1

Remtechnologie is een cruciaal, maar vaak over het hoofd gezien aspect van de Formule 1. De remmen van een F1-auto zijn gemaakt van koolstofvezel, een materiaal dat zowel licht als hittebestendig is.

Ze kunnen temperaturen tot wel 1000°C weerstaan en zijn in staat om een auto binnen enkele seconden van 350 km/u naar 70 km/u af te remmen.

De remschijven hebben meer dan 1000 gaatjes voor optimale koeling. Een enkele remschijf weegt maar één kilo, maar het maken ervan kan tot zes maanden duren vanwege de complexe chemische processen die nodig zijn om het materiaal sterker en hittebestendiger te maken.

“In 2023 leverde Brembo remkoppel aan alle tien de teams. Negen teams gebruikten daadwerkelijk Brembo-remklauwen, terwijl één team AP Racing-remklauwen inzette,” meldt een insider uit de F1-wereld.

Koeling van de remmen is essentieel voor de prestaties. Teams gebruiken slimme methoden, zoals brake ducts en flapjes op de voorvleugel, om koele lucht naar de remmen te leiden.

Ferrari ging zelfs nog verder door een soort turbo in de luchthapper te installeren om de koeling te verbeteren; een innovatief idee dat later door andere teams werd overgenomen.

De rembalans, die door de coureur tijdens de race kan worden aangepast, is ook cruciaal voor hoe de auto door bochten gaat. Gewoonlijk gaat 51 tot 60 procent van de remkracht naar de voorwielen, maar bij regenachtige omstandigheden is meer remkracht op de achterwielen vaak voordelig.

De verbetering van remmaterialen

De ontwikkeling van remmaterialen in de Formule 1 heeft een indrukwekkende vooruitgang doorgemaakt. In de vroege jaren 2000 hadden de carbonschijven van Brembo een dikte van 28 millimeter en maximaal 72 gaten in één rij. Tegenwoordig zijn de remschijven groter en complexer.

De huidige remschijven op de vooras hebben een diameter van 328 mm, terwijl die op de achteras 280 mm zijn, met een dikte van 32 mm. De koelgaten zijn ook toegenomen: voorste remschijven hebben nu tussen de 1.000 en 1.100 gaten, terwijl de achterste er ongeveer 900 hebben.

Deze veranderingen zijn niet zomaar doorgevoerd. Ze zijn het resultaat van intensief onderzoek en ontwikkeling om de remprestaties onder extreme omstandigheden te verbeteren.

De toename in het aantal gaten zorgt voor een betere warmteafvoer, wat cruciaal is om de remkracht tijdens een race te behouden.

Het is ook interessant om te zien dat het benodigde remkoppel per auto in het afgelopen seizoen met meer dan vijf procent is toegenomen vergeleken met het jaar ervoor. Dit laat zien met welke uitdagingen ingenieurs te maken hebben als ze de remprestaties willen verbeteren terwijl de auto’s steeds sneller worden.

Effectieve remkoeling

Effectieve koeling van remsystemen is van groot belang in de Formule 1. Zonder goede koeling zouden de remmen na enkele ronden oververhit raken, wat kan leiden tot dramatisch verlies aan remkracht en zelfs systeemfalen. Teams investeren veel in het ontwikkelen van innovatieve koeloplossingen.

Een goed voorbeeld is het gebruik van brake ducts, speciale luchtinlaten die koele lucht naar de remmen leiden. Deze zijn zorgvuldig ontworpen om de luchtstroom te optimaliseren zonder de aerodynamische efficiëntie van de auto in gevaar te brengen.

“Om te voorkomen dat de hitte uit de hand loopt, zijn er sensoren geplaatst in de wielhoeken, waardoor de teams de temperatuur van de schijven en remklauwen op elk moment kunnen controleren,” legt een F1-engineer uit.

Ferrari heeft een bijzondere aanpak geïntroduceerd met een soort turbo in de luchthapper. Deze rotor, bevestigd aan de wielas, zuigt extra rijwind aan, waardoor het team kleinere luchtinlaten kan gebruiken, wat aerodynamisch voordelig is zonder in te boeten op koelcapaciteit.

Het belang van koeling wordt nog duidelijker als je kijkt naar de temperaturen waarmee de remmen worden geconfronteerd. Tijdens zware remmanoeuvres kan de temperatuur van de remschijven oplopen van 400°C naar meer dan 1000°C. Zonder effectieve koeling zouden deze temperaturen snel onhoudbaar worden.

De impact van rembalans

De rembalans is cruciaal voor het rijgedrag en de prestaties van een Formule 1-auto. Het bepaalt hoe de remkracht tussen de voor- en achterwielen wordt verdeeld, wat invloed heeft op de stabiliteit en wendbaarheid tijdens het remmen en het insturen van bochten.

Coureurs kunnen de rembalans tijdens de race aanpassen via een knop op het stuur, wat hen in staat stelt om de auto aan te passen aan veranderende omstandigheden zoals bandenslijtage, brandstofgewicht en baancondities.

Gewoonlijk gaat iets meer remkracht (51 tot 60 procent) naar de voorwielen, omdat het gewicht van de auto bij het remmen naar voren verschuift en de voorwielen meer grip hebben. Maar in de regen kan het handig zijn om meer kracht naar de achterwielen te sturen voor betere stabiliteit.

Een kleine aanpassing in de rembalans kan een groot verschil maken in hoe de auto door bochten gaat. Te veel remkracht op de voorwielen kan leiden tot onderstuur, terwijl te veel op de achterwielen kan resulteren in overstuur. Het vinden van de perfecte balans is een kunst die coureurs voortdurend oefenen.

Aanpassing van remsystemen per circuit

De variëteit aan circuits in de Formule 1 dwingt teams om hun remsystemen aan te passen aan de specifieke eisen van elke baan. Een strategie die goed werkt op een circuit met lange rechte stukken, zoals Monza, is niet effectief op een bochtig stratencircuit zoals Monaco.

Op snelle circuits, waar de remmen zwaarder belast worden, kiezen teams voor de dikst mogelijke remschijven (28 mm) om de warmte effectief over het remschijfmateriaal te verspreiden.

Dit helpt de temperatuur van de remmen onder controle te houden tijdens langdurige periodes van zware belasting. Tijdens kwalificaties, die meestal maar 12 ronden duren, kunnen teams kiezen voor dunnere en lichtere remschijven.

Dit verlaagt het onafgeveerde gewicht van de auto, wat leidt tot betere rondetijden. Voor de race zelf worden echter weer de dikste schijven gebruikt om duurzaamheid te garanderen.

Teams maken gebruik van geavanceerde sensoren om de dikte van de remschijven tijdens de race continu te meten. Deze informatie helpt de coureur te bepalen of hij de remmen moet sparen om de finish te halen of dat een wissel tijdens een pitstop nodig is.

Innovaties in remtechnologie

De voortdurende zoektocht naar prestatieverbetering heeft geleid tot verschillende innovatieve ontwikkelingen in remtechnologie. Een opvallende innovatie is de introductie van remklauwen met zes zuigers, het maximale aantal dat volgens de reglementen is toegestaan.

In 2023 waren alle Formule 1-auto’s uitgerust met nieuw ontworpen, geproduceerde en vernikkelde remklauwen met zes zuigers. Deze klauwen zijn specifiek ontworpen om de enorme krachten die bij het remmen vanaf hoge snelheden ontstaan te weerstaan.

Een interessante ontwikkeling is de focus op het ontwerp van warmte afvoerende oppervlakken van de remklauwen. Verschillende teams hebben hun eigen benaderingen. Red Bull Racing heeft gekozen voor ‘enorm versierde’ remklauwen met puntige, warmte afvoerende oppervlakken, terwijl Ferrari meer neigt naar het gebruik van dwarsbladen die warmte afvoeren.

Deze verschillende benaderingen tonen aan hoe teams binnen de regelgeving unieke oplossingen zoeken om hun prestaties te optimaliseren. Een andere opmerkelijke innovatie is het gebruik van sensoren in de wielhoeken. Hiermee kunnen teams de temperatuur van de schijven en remklauwen in real-time monitoren.

Met deze gegevens kunnen ingenieurs hun coureurs adviseren over het juiste beheer van remtemperatuur en -balans tijdens de race.