Cosworth renforce les performances des pistons avec Materion

La société technologique mondiale Cosworth a élargi sa gamme de pistons grâce à une collaboration avec le fournisseur de matériaux avancés, Materion, qui voit Cosworth produire et usiner des pistons en composite à matrice métallique (MMC) pour le secteur automobile.

Les pistons MMC de Cosworth ont déjà contribué à offrir des performances exceptionnelles dans la toute nouvelle supercar Gordon Murray Automotive T.50, qui affiche une vitesse maximale de 12 000 tr/min et produit la puissance spécifique la plus élevée de tous les moteurs à aspiration naturelle de route à 164 ch par litre.

La réputation de Cosworth repose encore plus sur l'inclusion de ses pistons MMC dans le projet Lanzante TAG Turbo, transformant les moteurs de F1 historiques gagnants du podium en véhicules de route utilisables.

La richesse des connaissances et de l'expérience de Cosworth dans le développement et la fabrication de pistons a longtemps positionné l'entreprise comme le premier port d'escale pour de nombreux principaux fabricants OE. Avec une demande croissante de composants de haut niveau, l'entreprise a pris des mesures pour s'assurer que sa réputation était renforcée avec des solutions à la pointe de la technologie.

En collaboration avec Materion, le passage de Cosworth à Metal Matrix Composites a permis à l'entreprise de s'éloigner des billettes métalliques traditionnelles, des pièces forgées et des pièces moulées qui ne sont pas adaptées aux exigences des moteurs hautes performances de demain.

Le composite SupremEX de Materion combine un renfort en carbure de silicium ultra-fin avec des alliages d'aluminium aérospatiaux. Le résultat est un composite supérieur aux alliages conventionnels, combinant les propriétés légères de l'aluminium avec une résistance et une rigidité exceptionnelles.

Les pistons SupremEX peuvent être utilisés pour remplacer l'aluminium, le titane, l'acier et d'autres alliages structuraux et composites. La rigidité spécifique de SupremEX dépasse celle des autres matériaux de piston d'au moins 40 %, permettant une réduction significative de la masse alternative.

La structure renforcée des pistons MMC minimise l'usure aux interfaces critiques, par rapport aux alliages de piston en aluminium conventionnels, par exemple, et offre un coefficient de dilatation thermique inférieur de 25 %. Cela permet à son tour un contrôle plus serré du jeu entre le piston et la chemise, réduisant le claquement du piston, le transfert d'huile et le volume des crevasses, offrant une efficacité accrue.

Des températures de fonctionnement et des pressions de combustion plus élevées peuvent être atteintes grâce à une plus grande résistance à la fatigue (aux températures de fonctionnement, plus du double de celle des alliages d'aluminium conventionnels), avec un coefficient de frottement plus faible et une résistance à l'usure accrue contribuant à améliorer l'efficacité de la combustion, la consommation de carburant spécifique aux freins et les émissions d'hydrocarbures.

Les pistons MMC sont des composants cruciaux qui ont permis à Cosworth de concevoir un moteur V12 léger et avancé pour le GMA T.50.

L'ingénieur principal de Cosworth, John Heath, a déclaré : « Pour le moteur GMA V12, avec sa capacité à fonctionner à des vitesses supérieures à 12 000 tr/min, le matériau SupremEX nous a permis de concevoir un piston extrêmement léger, en utilisant l'excellente résistance du matériau à des températures élevées. Cette réduction de poids a l'avantage supplémentaire de permettre aux autres composants du vilebrequin d'avoir également une masse plus faible et une friction réduite, qui sont des caractéristiques essentielles lors de la livraison d'un moteur avec une puissance spécifique aussi élevée.

Ces pistons font également partie intégrante du projet Lanzante TAG Turbo. 11 moteurs V6 turbocompressés F1 du milieu des années 80 ont été intégrés à l'arrière des TAG 930 très limités. Les moteurs 1,5 L ont remporté neuf podiums au cours de la saison 1984 de F1, dont une victoire à Brands Hatch aux mains de Niki Lauda.

Lanzante a contacté Cosworth pour retravailler le V6 de plus de 1 000 ch en un moteur fiable et utilisable sur la route. Le résultat est de 503 ch avec une limite de régime de 9 000 tr/min, faisant de ces moteurs extrêmement limités les moteurs turbocompressés à régime le plus élevé utilisés dans une voiture homologuée pour la route.

Le directeur du marché mondial de Materion, Dave Krus, a déclaré : « Depuis l'invention de SupremEX MMC et son utilisation réussie en tant que pistons dans les courses de Formule 1, les concepteurs de moteurs du monde entier ont reconnu le matériau comme la clé d'une efficacité accrue. Pour rendre la technologie accessible au marché automobile plus large, les experts de Materion ont continué à développer des moyens de réduire les coûts et d'améliorer l'usinabilité.