Materiales Extremos en la Fórmula 1

Por: Dr. Raúl Pérez, Investigador por México en CIMAV

La ciencia de materiales es uno de los motores fundamentales que han impulsado la evolución tecnológica de la Fórmula 1, y a lo largo de las últimas cinco décadas el uso de materiales avanzados ha transformado por completo la ingeniería de los monoplazas. Un ejemplo decisivo es la fibra de carbono, originalmente desarrollada para la industria aeroespacial, que comenzó a introducirse en el deporte a mediados de los años setenta en pequeños componentes como soportes de alerón trasero. El verdadero salto llegó en 1981 con la aparición del primer chasis construido íntegramente con este material, cuya rigidez torsional duplicaba la de un chasis de aluminio y que revolucionó la seguridad al crear una celda de supervivencia altamente resistente para el piloto. Su capacidad para absorber energía durante impactos, resultado de su naturaleza frágil y de su particular modo de fractura, redujo de forma notable la fuerza transmitida al cuerpo del conductor en accidentes de alta velocidad.

Además de su excepcional relación resistencia-peso, la fibra de carbono permite fabricar componentes aerodinámicos muy complejos gracias a su maleabilidad durante el moldeado y a la rigidez que adquiere tras el curado, lo que asegura un flujo óptimo incluso bajo las altas temperaturas que generan frenos, escapes y la cámara del motor. En instalaciones como las de Alpine en Enstone, grandes autoclaves producen piezas de carrocería, alerones o difusores mediante tejidos impregnados con resinas sometidas a calor y presión, y su uso se extiende incluso a los cascos de los pilotos por su resistencia a impactos y fuego. Esta versatilidad ha impulsado tambien nuevas iniciativas sostenibles: en este año, 2025, Mercedes-AMG Petronas incorporó por primera vez compuestos de fibra de carbono de origen biológico en su W16, estrenando en el Gran Premio de Azerbaiyán escudos de rueda para los conductos de freno traseros fabricados con una resina con 30% de contenido de base biológica. Su desempeño bajo condiciones reales de carrera demostró que estos materiales pueden soportar las exigencias extremas de la Fórmula 1, reforzando su potencial para una adopción más amplia en el futuro. Los avances en esta área también incluyen compuestos híbridos que combinan fibra de carbono con aleaciones de aluminio para crear estructuras más rígidas, ligeras y resistentes, ideales para la celda de supervivencia. Estos materiales ofrecen alta resistencia específica, gran estabilidad térmica y excelente resistencia al desgaste. Investigaciones recientes como Application of Carbon Fiber Reinforced Aluminum Matrix Composites in Automotive Industry, publicado en el International Journal of Automotive Manufacturing and Materials, muestran que estos compuestos reducen peso sin perder rigidez y superan las limitaciones de las aleaciones de aluminio convencionales, posicionándolos como candidatos prometedores para aplicaciones estructurales de alto rendimiento.

Aun así, en aplicaciones de exigencia extrema los metales siguen siendo indispensables. El titanio, por ejemplo, destaca por su notable relación resistencia-peso, su resistencia a la corrosión y su capacidad para tolerar temperaturas cercanas a los 600 grados Celsius, lo que lo convierte en un material ideal para suspensiones, válvulas de motor, uniones estructurales y componentes sometidos a vibraciones y cargas intensas. Sin embargo, el entorno térmico de un motor de Fórmula 1 es todavía más severo: las cámaras de combustión pueden alcanzar alrededor de 2600 grados Celsius, completando unas 200 igniciones en un parpadeo y generando presiones equivalentes al peso de cuatro elefantes sobre cada pistón. Bajo estas condiciones extremas, se requieren aleaciones aún más avanzadas, capaces de mantener su resistencia a temperaturas elevadas. Entre ellas destacan los titanios reforzados mediante arquitecturas de dispersión multiescala, cuyas microestructuras permiten conservar tensiones significativas incluso por encima de los 700 °C, retrasando mecanismos de ablandamiento como la recuperación y la recristalización dinámica, como fue reportado en el estudio Multi-scale dispersion strengthening for high-temperature titanium alloys: Strength preservation and softening mechanisms en el Journal of Materials Science & Technology

En este contexto, centros como el CIMAV (Centro de Investigación en Materiales Avanzados, México) generan conocimiento de frontera que, aunque no dirigido específicamente a la Fórmula 1, resulta altamente transferible. En el CIMAV se desarrollan compuestos avanzados, recubrimientos cerámicos de alta temperatura, aleaciones ligeras y polímeros reforzados con nanoaditivos que podrían mejorar la eficiencia, seguridad y rendimiento de un monoplaza. Su trabajo en interfaces, adhesión y nanotecnología aplicada a materiales estructurales aporta bases sólidas para futuras aplicaciones en entornos de ingeniería extrema como el automovilismo profesional.es, ideales para la celda de supervivencia. Estos materiales ofrecen alta resistencia específica, gran estabilidad térmica y excelente resistencia al desgaste. Investigaciones recientes como Application of Carbon Fiber Reinforced Aluminum Matrix Composites in Automotive Industry, publicado en el International Journal of Automotive Manufacturing and Materials, muestran que estos compuestos reducen peso sin perder rigidez y superan las limitaciones de las aleaciones de aluminio convencionales, posicionándolos como candidatos prometedores para aplicaciones estructurales de alto rendimiento.

Aun así, en aplicaciones de exigencia extrema los metales siguen siendo indispensables. El titanio, por ejemplo, destaca por su notable relación resistencia-peso, su resistencia a la corrosión y su capacidad para tolerar temperaturas cercanas a los 600 grados Celsius, lo que lo convierte en un material ideal para suspensiones, válvulas de motor, uniones estructurales y componentes sometidos a vibraciones y cargas intensas. Sin embargo, el entorno térmico de un motor de Fórmula 1 es todavía más severo: las cámaras de combustión pueden alcanzar alrededor de 2600 grados Celsius, completando unas 200 igniciones en un parpadeo y generando presiones equivalentes al peso de cuatro elefantes sobre cada pistón. Bajo estas condiciones extremas, se requieren aleaciones aún más avanzadas, capaces de mantener su resistencia a temperaturas elevadas. Entre ellas destacan los titanios reforzados mediante arquitecturas de dispersión multiescala, cuyas microestructuras permiten conservar tensiones significativas incluso por encima de los 700 °C, retrasando mecanismos de ablandamiento como la recuperación y la recristalización dinámica, como fue reportado en el estudio Multi-scale dispersion strengthening for high-temperature titanium alloys: Strength preservation and softening mechanisms en el Journal of Materials Science & Technology

En este contexto, centros como el CIMAV (Centro de Investigación en Materiales Avanzados, México) generan conocimiento de frontera que, aunque no dirigido específicamente a la Fórmula 1, resulta altamente transferible. En el CIMAV se desarrollan compuestos avanzados, recubrimientos cerámicos de alta temperatura, aleaciones ligeras y polímeros reforzados con nanoaditivos que podrían mejorar la eficiencia, seguridad y rendimiento de un monoplaza. Su trabajo en interfaces, adhesión y nanotecnología aplicada a materiales estructurales aporta bases sólidas para futuras aplicaciones en entornos de ingeniería extrema como el automovilismo profesional.