Căn phòng bí mật quyết định sức mạnh của Lamborghini

Căn phòng bí mật quyết định sức mạnh của Lamborghini

Vật liệu công nghệ cao là một nhân tố đóng vai trò quyết định đến hiệu năng vận hành của siêu xe. Những siêu xe Lamborghini hiện tại và trong tương lai đều được chế tạo bằng vật liệu composite tôi luyện FC “Forged Composite” – thành quả trực tiếp của chiến lược đầu tư vào vật liệu công nghệ cao của nhà sản xuất này. Câu chuyện với Tiến sĩ Paolo Feraboli, trưởng phòng thí nghiệm vật liệu, sẽ hé lộ những bí quyết công nghệ vật liệu tạo nên sức mạnh thực sự trên xe Lamborghini.

Một người đàn ông trẻ tuổi mặc chiếc áo choàng thí nghiệm màu đen với dòng chữ “Prototipi” trên lưng và biểu tượng bò tót ở trước ngực đang say mê nói chuyện về lịch sử của sợi carbon. Phía sau anh ta là một chiếc máy đang uốn một tấm tổ ong dày gần 4 inch cho đến khi nó bị gẫy mà không bị vỡ làm đôi. Và bạn sẽ rất bất ngờ nếu biết sức mạnh kinh hồn của những chiếc xe “Bò tót” thực ra không phải vì cỗ máy mạnh, mà vì nó được gắn trên một tổng thể vật liệu siêu vững siêu nhẹ.

Toàn bộ thử nghiệm này đang diễn ra tại phòng thí nghiệm của Lamborghini, nằm trong một tòa nhà không gắn biển hiệu ở ngoại ô quận Interbay, thành phố Seattle, trung tâm của ngành công nghiệp hàng không Mỹ. Các cơ sở của Boeing và Honeywell Aerospace chỉ cách đó vài dặm, và thật ngạc nhiên khi khá nhiều chi tiết của chiếc 787 Dreamliner cũng ra đời tại phòng thí nghiệm này. Phòng thí nghiệm kết cấu composite công nghệ cao Advanced Composite Structures Laboratory của Lamborrghini, cơ sở duy nhất không thuộc Boeing mà có thể mô phỏng những cú sét đánh, mưa đá, va chạm với chim và các sự cố động cơ. Phòng thí nghiệm này do Tiến sĩ Paolo Feraboli điều hành.

“Tôi luôn muốn thiết kế và chế tạo những máy bay chiến đấu”, Feraboli nói theo một cách hoa mỹ đúng kiểu Italia. “Tôi không phải là một kỹ sư, tôi là một nhà thiết kế sợi carbon”.

Feraboli nhận tấm bằng kỹ sư gia công cơ khí tại Đại học Bologna, Italia, và trong những năm làm nghiên cứu sinh, anh đã làm việc cho Lamborghini tại nhà máy Sant’Agata Bolognese như một chuyên gia vật liệu composite, phát triển những tấm thân xe bằng vật liệu composite cho chiếc Murcielago Roadster. Sau khi nhận tấm bằng tiến sĩ về công nghệ gia công cơ khí tại Đại học Santa Barbara, anh dành một phần thời gian làm việc tại Callaway Golf. Năm 2004, Feraboli đã trở về Virginia và làm việc như một cộng tác viên trong lĩnh vực độ bền và cơ khí cho NASA. Sau đó anh nhận một học bổng nghiên cứu tại Đại học Washington, nơi anh cũng giảng dạy tại Khoa Hàng không và Không gian, và sử dụng thời gian rảnh rỗi để hỗ trợ Boeing phát triển những chiếc máy bay thương mại và chiếc 787 Dreamliner. Năm 2007, Lamborghini đã tiếp cận Feraboli để giúp khởi động phòng thí nghiệm kết cấu của mình. Trước lời mời hấp dẫn và tương lai đầy hứa hẹn từ hãng xe Italia, năm 2013, Feborali đã thôi công việc tại trường đại học để toàn tâm toàn ý làm việc cho phòng thí nghiệm của Lamborghini.

Dưới sự chỉ đạo của Feborali, nhóm 5 người tiến hành thử nghiệm, chế tạo và sáng tạo những kiệt tác bằng sợi carbon từ siêu xe Lamborghini Sesto Elemento cho đến hơn 1000 chi tiết cho máy bay Boeing 787 Dreamliner. Theo Feraboli, phòng thí nghiệm làm việc với 90% thời gian dành cho Lamborghini và 10% thời gian còn lại cho ngành công nghiệp hàng không và các công ty sản xuất hàng hóa khác.

Các kỹ thuật viên của phòng thí nghiệm sử dụng các tấm xếp lớp Nomex, được thiết kế cho máy bay quân sự, cũng như các tấm sợi carbon được sơn phủ hoặc không được sơn phủ, để trình diễn cách mà họ thử nghiệm các vật liệu. Trong một thử nghiệm, các kỹ sư đốt một khối thép bằng một dụng cụ thổi khí mà có thể thổi bay vật thể tới tốc độ 800km/h. Họ cũng sử dụng cả máy tạo sét, một trong hai máy hiện đang có tại Mỹ, mà có thể tạo ra một dòng năng lượng đạt hiệu điện thế 30KV trong một lần đánh. Sử dụng những dụng cụ này, phòng thí nghiệm đã hiện thực hóa và thương mại hóa các ý tưởng siêu xe của Lamborghini.

“Phòng thí nghiệm này như một sân chơi để chúng tôi tự do thoải mái để thử nghiệm và sáng tạo thứ mà chúng tôi muốn” - Feraboli đã nhấn mạnh.

Quá trình tạo hình sợi carbon theo cách truyền thống mất nhiều thời gian. Nó sử dụng các tấm sợi carbon và keo, ép trong một khuôn và sau đó được sấy và để khô. Quá trình này phải mất nhiều ngày để tạo ra một chi tiết và việc sửa chữa chúng gần như là không thể. Feraboli tin tưởng rằng sản xuất sợi carbon có thể nhanh hơn khi hạn chế các quá trình làm khuôn mẫu, nung nóng và làm khô kiểu truyền thống. Vì vậy anh đã bắt đầu trộn sợi carbon với một loại keo mềm ở nhiệt độ phòng, đặt hỗn hợp vào một khuôn thép và nung nó đến áp suất 2000psi. Toàn bộ quá trình này, mất chỉ vài ba phút để hoàn tất, được gọi là công nghệ composite tôi luyện FC (Forged Composite) và đã được Lamborghini đăng ký bản quyền sáng chế. Để ra được một quy trình công nghệ FC hoàn hảo, Feraboli và nhóm của anh đã mất tới 8 năm nghiên cứu. 

Công nghệ vật liệu mới đã nhận được chứng chỉ của FAA, và cho đến nay hơn 1000 chi tiết trên chiếc máy bay 787 Dreamliner được chế tạo bằng FC. Loại vật liệu này có thể được sửa chữa mà không làm suy giảm tính nguyên vẹn của kết cấu và các kỹ thuật viên của phòng thí nghiệm có thể đi khắp toàn cầu để sửa chữa các bộ phận bị hư hỏng. Một khi quá trình và vật liệu được cấp phép, việc chuyển đổi từ chế tạo các chi tiết cho máy bay 787 sang cho xe hơi sẽ rất đơn giản.

Bộ khung đơn khối bằng sợi carbon FC của Aventador là một trong những bộ phận quan trọng của xe hơi đầu tiên ra đời từ phòng thí nghiệm này. Không giống như những chiếc Lamborghini trước đây dùng các bộ phận bằng sợi carbon composite, Countach Evoluzione cũng như Murcielago – chiếc Aventador đã vượt qua các thử nghiệm va chạm một cách hoàn hảo.

Khi giới thiệu chiếc Sesto Elemento tại triển lãm Paris 2010, Feborali đã tạo ra một vẻ cơ bắp độc đáo cho chiếc xe bằng sợi carbon. “Chúng tôi đã định hình ý tưởng về Sesto Elemento trên một chuyến bay trở về Bologna. Và chúng tôi chỉ mất 4 tháng để biến nó trở thành hiện thực. Hơn 80% của Sesto Elemento là sợi carbon, bao gồm cả các tay đòn điều khiển hệ thống treo tiên tiến. Đây cũng là lần đầu tiên công nghệ FC được sử dụng để chế tạo các bộ phận cơ khí. Tiểu xảo ở đây chính là nhờ Maurizio Regiani, Trưởng bộ phận R&D của Lamborghini, để các chi tiết bằng sợi carbon đó được sản xuất. Regiani đã nhấn mạnh rằng sợi carbon là nhân tố khác biệt của chiếc xe và ông ấy đã liên tục thúc ép tôi cho tới khi ông ấy có thể sử dụng FC để làm các bộ phận động cơ. 

Feraboli chỉ ra một bộ tay biên của động cơ mà theo Regianni, Lamborghini hy vọng sẽ sử dụng trên những siêu xe trong tương lai. Nếu các tay biên bằng FC hoạt động hoàn hảo, trọng lượng được cắt giảm có thể rất lớn, khoảng 40% so với các thiết kế tương tự bằng thép. Feraboli cũng giới thiệu những mẫu xe mô hình và thân xe mà được chế tạo bằng FC để chứng tỏ cho khả năng ứng dụng linh hoạt của công nghệ này. Nếu Feraboli vẫn duy trì hướng nghiên cứu này, những chiếc Lamborghini tiếp theo sẽ có kết cấu đơn khối thực thụ, toàn bộ thân xe sẽ là một khối sợi carbon và khi đó những bu-lông đai ốc bằng thép nặng nề gần như không cần thiết.

Feraboli cũng mở ra một viễn cảnh mới trong lĩnh vực thiết kế xe hơi với công nghệ FC. Ông mô tả rằng, không chỉ Lamborghini mà các hãng siêu xe và xe hơi khác sẽ nhận thấy những thay đổi to lớn về thiết kế và chế tạo xe hơi với loại vật liệu này. Feraboli và nhóm của mình đang tiếp tục những nghiên cứu mới để giảm giá thành và thương mại hóa công nghệ composite tôi luyện FC.