Autobahn

Maakt de carbon velg in 2017 zijn doorbraak?

In de automotive is koolstofvezel heet: in de hoge segmenten worden steeds meer onderdelen uit carbon opgetrokken, behalve de wielen, die waren tot voor kort nog altijd van metaal. Toch zien we hier en daar een carbon velg doorkomen.

Het toepassen van dure materialen op je auto is altijd een afweging: 'wegen de extra kosten op tegen de voordelen?'. Bij duurdere auto's is het antwoord vaak 'ja', en daarom vinden we in auto's van nu titanium, magnesium, kevlar, inconel, noem maar op. Maar het meest gangbaar van allemaal is carbon fibre reinforced plastic (CFRP), of kortweg: koolstofvezel / carbon. 

Voor de wielen van de performance-auto is een laag gewicht extra belangrijk, want ten eerste zijn de wielen vele maten groter en dus potentieel zwaarder dan bij gewone auto's (een 21 inch wiel weegt nou eenmaal meer dan eentje van 15 inch). Ten tweede: een lichte velg verlaagt het onafgeveerde gewicht: het deel van de auto dat niet meeveert, dus in feite alles dat zich tussen het wegdek en de vering bevindt. Hoe lager het onafgeveerde gewicht, hoe makkelijker de massa van de auto in beweging te krijgen is en hoe lichter de velg, hoe sneller hij terugveert naar het asfalt. Met die kennis in het achterhoofd wordt er al jaren geëxperimenteerd met exotischer staalsoorten dan het gangbare aluminium dat we als lichtmetaal kennen.

Dit is echter per definitie altijd een legering met een hardere staalsoort, want het probleem van metalen als magnesium is dat ze zacht zijn. Wielen van puur magnesium hebben niet de draagkracht of het vermogen hobbels zonder schade te absorberen, wat ze totaal ongeschikt maakt onder auto's. Koolstofvezel echter is spijkerhard, en vele malen sterker dan staal. Echt reparabel is het daarentegen niet: bij een flinke klap spat carbon uit elkaar. Of, preciezer: het verkruimelt. Hierdoor kan je beschadigd carbon niet repareren maar moet je het vervangen. Maar een lichtmetalen velg met een dikke slag er in kan je ook weggooien.

Wie produceert carbon velgen?

Wielen van CFRP zijn momenteel nog echte eenhoorns in velgenland. Het spul is loeiduur, en in tegenstelling tot bijvoorbeeld spoilers bevindt CFRP zich in een wiel op een plek die heel makkelijk schade oploopt door stoepranden, kuilen, noem maar op. Met een beschadigde splitter of zijskirt is nog te rijden, maar met 300 op de klok in een auto zitten waarvan de velg het elk moment kan begeven doe je alleen als je levensmoe bent. 

De niet-metalen wielenmarkt is een marginale markt waarbij de fabrikanten elkaar niet verdringen om als eerste met een product te komen, maar de eerste stappen zijn gezet. GM liet eerder dit jaar weten 'te overwegen' carbon wielen als optie aan te bieden, maar heeft nog niets concreets. Onderstaande merken wel:

BMW - carbon compund (M4 GTS)

BMW kiest met zijn compund-wielen voor een tussenoplossing. Wel koolstofvezel in de rand, maar ook aluminium in het hart. Een set is 7 kg lichter dan de lichtgewicht aluminium velgen, wat dus 1,75 kg per wiel scheelt. Helaas wordt er geen gewicht van een kale velg gecommuniceerd, en op vragen hierover gaf BMW ons geen antwoord.

De maten: 9.5 J x 19 voor, en 10.5 J x 20 achter. Kosten: 12.500 euro per set. Het is overigens onduidelijk of BMW de technologie inkoopt of zelf heeft ontwikkeld. In de aftermarket is er bij ons weten één partij die compound wielen maakt: HRE. De wielenmaker uit Californië maakt zijn CF2-wiel door een carbon velgrand via titanium sluitingen met een gesmeed aluminium hart te verbinden. Dit BMW-wiel lijkt volgens hetzelfde principe te werken.

Ford - carbon (Shelby GT350R)

Eigenaren van de lekker extreme maar ook gelmiiteerde Shelby GT350R kunnen als ze willen velgen van CFRP aanvinken. De wielen zijn 11/11.5x19 inch groot, en beloven een totale gewichtsbesparing van zo'n 25%. De velg zelf is radicaal lichter, maar er moet ook nog een band omheen. 

Een set volledig koolstofvezel wielen van Ford weegt inclusief band 84 kg (20,9 kg voor en 21,3 kg achter), tegenover 111 kg voor een standaard set. Car & Driver deed wat acceleratietestjes, en het verschil in gewicht is zeker merkbaar in de prestaties. Het enige nadeel is dat je wel $15.000 moet aftikken voor een set wielen. Via enkele fora lekte eerder een setprijs van 30.000 USD uit, maar dat bleek een duimzuigverhaal te zijn. Replacement wheel costs are $3433 each for the fronts and $4053 each for the rears

De wielen worden gemaakt door het Australische Carbon Revolution, een externe leverancier, die in 2009 voor het eerst met zijn CR9-wiel kwam. Dikke kans dat dit hetzelfde wiel is, of een lichte evolutie ervan. Desgevraagd gaf het bedrijf ons het antwoord 'those wheels are exclusively a Ford part and we cannot comment on any details or specifications. Ford requires that our only response to questions regarding the Ford parts is to direct you to Ford'. Dan maar even kijken wat een CR9 weegt: in de maat 10.5x19" is dit 8,5 kg, dus het is veilig aan te nemen dat de Ford-wielen een kleine 9 kg per stuk wegen.

Tot slot hebben we goed nieuws voor wie een Ford GT ($400.000) heeft besteld: ook op de supercar komen carbon wielen beschikbaar, zij het in wat grotere maten, want de GT rolt op 20 inch (8.5 voor en 11.5 achter).

Bron: Car & Driver

Koenigsegg - Aircore wielen (alle modellen)

Voor de gewichtsfreaks van Koenigsegg is geld totaal irrelevant. De Zweden maken een set wielen waarvan de prijs alleen in kleine kringen bekend is, maar we geven u op een briefje dat u er veel meer voor mag aftikken dan de 15 mille die u bij het setje van Ford kwijt bent. Nou vooruit: voor een enkel Aircore-wiel ben je $16.000 kwijt, maar dan krijg je het Michelin-rubber eromheen er wel bij.

Een ambachtelijke Zweedse vakman van Koenigsegg werkt 7 tot 10 dagen aan een gepatenteerde holle carbon velg, die geheel met de hand gefabriceerd wordt en uit 600 tot 800 lapjes koolstofvezel bestaat (videoporno). Het resultaat dat uit de autoclaaf komt mag er wezen: een voorvelg die 5.950 gram weegt (9.5 x 19") en het achterste exemplaar (12.5 x 20") dat slechts 6.572 gram in de schaal legt. 


BAC - composietvelgen (Mono)

In samenwerking met racewielenmaker Dymag biedt het Britse BAC een set carbon-aluminium composietvelgen aan op de Mono. Aangezien de kleine racer gebruik maakt van relatief kleine wielen is het gewicht even laag of zelfs lager dan bij de grotere Koenigsegg-units. Aan de voorzijde meten de wielen 7.5-x 17" met een gewicht van 5,7kg, achter zijn de wielen 9 x 17" met een gewicht van 6,0 kg. In totaal levert dit een gewichtsbesparing op van 23,5% op de vooras en 22,9% op de achteras, aldus de makers. De wielen werden deze zomer gepresenteerd op het Goodwood Festival of Speed, volgens Dymag kost een set 12.500 GBP (14.000 EUR) exclusief montage en belastingen.

Is het de kosten en moeite waard?

Het antwoord op deze vraag is sterk afhankelijk van hoe dik je portemonnee is. Op straatwagens lijkt het totale overkill, tenzij je er een circuit mee op gaat haal je weinig uit het gereduceerde onafgeveerde gewicht. Voor racers lijkt de gewichtsbesparing absoluut aantrekkelijk en is er potentieel flinke winst te behalen in rondetijden. Echter: ook lichtmetaal verschilt al enorm van traditioneel staal. Wie de grenzen van aluminium opzoekt komt uit op slechts enkele kilo's aan extra gewicht, voor een voorbeeld wenden we ons tot de straatauto's van McLaren, sinds jaar en dag notoire gewichtsfreaks. Het merk dat in de wielen van de F1 in de jaren '90  nog magnesium gebruikte keert in de P1 terug naar een aluminium legering die volgens de Britse PR-speak uniek en militairy grade is:

"The elegant 10-spoke design provides the most efficient weight/strength ratio. As with other areas of the McLaren P1™, a major focus was on optimising the weight of the wheels, resulting in the design weighing less than the 12C’s Super-lightweight optional wheels despite being wider. The 19x9J front wheels weigh 7.94kg each, while the rear 20x11.5J rims are 9.72kg. A single wheel design is available, in a silver or stealth finish".

Dat zijn verdomd lichte non-carbon wielen, maar het kan nog lichterder. De McLaren 675 LT heeft namelijk lichter lichtmetaal dan zijn 2,5 keer zo dure broer uit de Ultimate Series. We citeren: "weighing 800g less than even the alloy wheels on the McLaren P1™, the Ultra Lightweight forged alloy wheels have been specially commissioned for the McLaren 675LT. Supplied in a 19-inch front and 20-inch rear fitment, the distinctive 10-spoke design is available as standard. A striking Super Lightweight five-spoke design can be ordered for additional impact. In both styles, these designs significantly reduce unsprung weight to optimise driver feedback."

Met andere woorden: deze aluminiumwielen zijn lichter dan de carbonwielen die Carbon Revolution aan Ford levert, en waarschijnlijk ook nog goedkoper, hoewel nog steeds moeilijk duur. Wellicht is dat ook de reden dat de grote fabrikanten als Ferrari, Lamborghini of Porsche carbon wielen nog steeds te veel als een gimmick zien, en geen aanstalten maken ze aan te bieden. Aan de andere kant: er zit wel marketingpotentieel in, dus we sluiten niet uit dat de supercarfabrikanten op termijn ook in deze markt stappen. Dikke marges moet je niet laten liggen.

En de F1?

Een legitieme vraag met betrekking tot carbon wielen is: 'als ze zo ongeëvenaard licht zijn, waarom racet de F1 er dan nog niet mee?'. Welnu, de teams hebben zich te houden aan de strenge voorschriften van de FIA, en die schrijven alleen magnesium wielen voor (AZ70 of AZ80). Deze zijn al superlicht, en waarschijnlijk ook wat makkelijker in bulk te produceren dan carbon wielen. Bovendien gebeurt het in open wheel racing nog wel eens dat coureurs elkaar met de wielen raken. In dat geval heb je toch liever metaal dan carbon als hart.