Il telaio e una lattina

Il perché del successo della monoscocca.

Il telaio monoscocca rappresenta una delle innovazioni più importanti nella progettazione automobilistica. Utilizzato sia nelle vetture di serie che in quelle sportive, ha sostituito progressivamente il tradizionale telaio a longheroni, offrendo vantaggi in termini di rigidezza strutturale, sicurezza e leggerezza.

E’ proprio il fattore di rigidezza torsionale uno dei parametri chiave, impiegati nell’ingegneria strutturale per valutare la resistenza di un elemento alla torsione. Il momento torcente è la forza che tende a “torcere” un oggetto attorno ad un asse. Immagina di prendere una lattina di alluminio con entrambe le mani e provare a ruotare le estremità in direzioni opposte: la lattina si deforma perché subisce un momento torcente. Nel caso di un telaio di una vettura, il momento torcente si riferisce alla resistenza che il telaio oppone alla torsione quando le forze applicate, come quelle delle sospensioni su strade sconnesse o in curva, cercano di deformarlo.

Un telaio più rigido riduce la deformazione e migliora la stabilità del veicolo. Per misurarne la rigidità torsionale, si blocca la parte posteriore e si applica una coppia, cioè una forza rotazionale, a quella anteriore. Poi si misura l’angolo di torsione risultante. L’unità di misura è il Nm/grado (Newton metro per grado) oppure “volgarmente” anche kgm/grado (chilogrammmetri per grado).

Origini e sviluppo storico

L’idea della monoscocca nasce nel settore aeronautico nei primi del Novecento, dove si cercavano strutture più leggere e resistenti per gli aeroplani. Il concetto venne poi applicato alle automobili per migliorare le loro prestazioni e ridurre il peso. Nel 1922 la Lancia Lambda fu la prima vettura di serie ad utilizzare una struttura portante senza telaio separato, migliorando rigidità e guidabilità. Da valori di rigidezza torsionale intorno ai 150 kgm dei telai a longheroni, la Lancia Lambda tocca valori intorno ai 350 kgm/grado. Un salto quantico. Negli anni successivi, il concetto fu adottato su altre autovetture come Citroën Traction Avant (1934), Opel Olympia (1935) e Citroën DS (1955).

Nelle competizioni la vera svolta arrivò nel 1962 con la Lotus 25 di Colin Chapman, prima Formula 1 con monoscocca in alluminio. Una soluzione che migliorò drasticamente la rigidità torsionale, portandola a valori di circa 700 kgm. Negli Anni ’80, la McLaren MP4/1 introdusse la prima monoscocca in fibra di carbonio, attestandosi su valori di rigidezza torsionale di 2.500 kgm/grado, valori impensabili prima. Una tecnologia, quella del carbonio, che oggi domina sia nelle competizioni che nelle supercar stradali. Basti pensare che le moderne F1 degli Anni 2020 toccano valori che vanno da 8.000 ad oltre 15.000 kgm/grado.

Vantaggi tecnici

Notevoli i vantaggi tecnici della monoscocca. Non solo. Come abbiamo appena detto, conferisce maggiore rigiditá torsionale, ma distribuisce anche meglio le sollecitazioni, migliorando la precisione di guida e la resistenza strutturale. L’assenza di un telaio separato consente poi una costruzione più leggera, migliorando accelerazione, efficienza e consumi. Da sottolineare il fatto che migliora Il packaging e l’aerodinamica. La monoscocca permette infatti di integrare componenti meccaniche in modo più efficiente, ottimizzando spazio e flussi aerodinamici.

Dal punto di vista dell’industrializzazione del prodotto poi, l’uso di acciaio, alluminio e compositi consente processi di produzione più veloci, modulari e meglio integrabili in linee robotizzate. Da notare infine come la monoscocca ai giorni nostri sia progettata con zone a deformazione controllata, che assorbono meglio gli impatti, garantendo un livello di sicurezza superiore.

Monoscocca nelle auto di serie e sportive

Oggi, la monoscocca è lo standard nella produzione automobilistica, con materiali diversi a seconda della categoria.  La maggior parte delle auto di serie utilizza acciaio ad alta resistenza avanzato e alluminio per un buon compromesso tra costo, peso e resistenza. A titolo di esempio una normale BMW Serie 3 si stima tocchi una rigidezza torsionale di ben 2.000 kgm/grado.

supercar e hypercar adottano invece monoscocche in fibra di carbonio per ridurre al massimo il peso e migliorare le prestazioni, come ad esempio. McLaren P1 e Ferrari “LaFerrari”, quest’ultima con una rigidezza che si attesta oltre i 10.000 kgm/grado. E’ evidente che in questi casi i valori di listino, consentono l’uso di tecnologie estremamente costose e conseguentemente molto esclusive. Il telaio monoscocca, una soluzione che arriva da lontano e che ha rivoluzionato la costruzione automobilistica, portando vantaggi in sicurezza, prestazioni ed efficienza. Nato dall’ingegneria aeronautica, oggi è la base per l’evoluzione futura delle auto con materiali sempre più avanzati e soluzioni innovative, proiettate oltre i limiti dell’ingegneria automobilistica.