Numa época em que a eficiência energética está se tornando cada vez mais importante, a indústria automotiva está implementando novas tecnologias de fabricação de automóveis e procurando materiais inovadores para tornar os carros mais seguros e leves. Além de soluções utilizadas na indústria aeroespacial, como fibras de carbono e Kevlar, as espumas plásticas inovadoras podem ser uma opção interessante.
Fibra de carbono – propriedades e aplicações
A fibra de carbono ou CFRP é na verdade um composto reforçado com fibra de carbono. Geralmente assume a forma de um tecido revestido de resina multicamada, que tem peso mínimo, mas notável resistência mecânica. O carbono tem até quatro vezes a resistência à tração do aço de alta qualidade, além de ser extremamente flexível, o que levou ao seu uso em aeronaves, espaçonaves e carros esportivos, entre outras aplicações. O exemplo mais famoso de um carro no qual a fibra de carbono foi usada é o Lexus LFA. Seu corpo é composto por 65% deste mesmo material.
Produção de componentes de fibra de carbono – como é feito e o que é feito de composto de carbono?
A resistência da fibra de carbono permite que ela seja usada não apenas para fazer peças de carroceria de automóveis, como o teto ou a tampa do porta-malas, mas também algumas partes mecânicas ou componentes internos, incluindo pilares ou painéis de piso. Para fabricar peças de carbono, são utilizados moldes que correspondem à forma do produto final. Estes podem ser preenchidos de quatro maneiras diferentes. O primeiro e mais trabalhoso deles envolve o estabelecimento de camadas de tecido, que são saturadas à mão com resina. O segundo método envolve o uso dos chamados pré-impregnados, ou camadas pré-saturadas com resina. A terceira tecnologia é a moldagem por transferência de resina, que envolve o preenchimento de pressão de um molde com camadas de tecido já colocadas com resina. O último e mais rápido método chamado C-SMC (Carbon Fiber Reinforced Sheet Molding Compound) envolve a injeção de resina misturada com fibras finamente cortadas em um molde. No entanto, a desvantagem do reforço misto feito por esse método é a menor resistência do produto final. O estágio final da produção em ambos os casos é o recozimento das peças de fibra de carbono por várias horas a uma temperatura de cerca de 180°C. Uma vez curada a resina, as peças podem ser processadas mecanicamente.
A fibra de carbono é prejudicial?
A fibra de carbono tem várias propriedades excelentes, mas muitas pessoas se perguntam sobre seu impacto na saúde humana. Os produtos de carbono revestidos com resina são totalmente seguros. As fibras de carbono exercem efeitos nocivos apenas na fase de fabricação, quando são cortadas. As microfibras causam irritação e danos à pele, o que pode levar a novas infecções. O pó de fibra de vidro também tem um efeito irritante nos olhos e – se inalado com o ar por muito tempo – pode até causar fibrose e câncer de pulmão. É por isso que as pessoas que trabalham diariamente com produtos de fibra de carbono usam roupas de proteção adequadas e uma máscara equipada com um filtro especial.
Kevlar – aplicação na construção de automóveis
O que é Kevlar, também conhecido como fibras de aramida? É um polímero sintético que foi acidentalmente inventado na década de 1960 nos Estados Unidos. Na época, uma equipe de pesquisadores buscava um material leve e resistente que pudesse substituir a borracha dos pneus, o que supostamente possibilitaria a redução do consumo de gasolina. O resultado foi um polímero muito forte com um alto grau de ordenação de partículas, que é mais de cinco vezes mais leve que o aço e tem uma resistência à tração muito alta de até 3.620 MPa. É preciso o dobro da força da fibra de carbono e até quatro vezes a do aço para quebrar as fibras de aramida. Em aplicações automotivas, é usado extensivamente na construção de carrocerias leves de corrida e performance, mas não apenas. Também pode ser encontrado em modelos de carros populares, onde é usado para reforçar componentes críticos, como correias dentadas e mangueiras de radiador. No automobilismo, também tem a importante função de proteger a embreagem como componente de lonas especiais.
Enchimento da embreagem com Kevlar – o que ele faz?
O revestimento de fricção de fibra Kevlar é muito durável mesmo em altas temperaturas, por isso transmite facilmente mais torque para motores de alta potência, como os usados em carros esportivos ou veículos off-road. Ele fornece uma vida útil da embreagem significativamente mais longa do que os revestimentos tradicionais, por isso é recomendado para condições operacionais adversas.
Propriedades e aplicações do grafeno
O grafeno é um supermaterial, que ainda não foi totalmente explorado pela ciência moderna em todas as suas possibilidades. O material, com estrutura bidimensional composta por moléculas de carbono formando um padrão de hexágonos perfeitos, é mais leve e resistente que a fibra de carbono e o Kevlar. Um quilômetro quadrado de grafeno pesa apenas 757 gramas, mas é extremamente flexível e possui excelentes propriedades elétricas. É um material ideal não apenas para a produção de corpos superleves, mas também pode ser usado no futuro para produzir, por exemplo, baterias extremamente eficientes ou até telas touchscreen de enrolar. Atualmente, as aplicações mais recentes do grafeno na indústria automotiva incluem a produção de tintas anticorrosivas para carros, arcos de roda, bem como o revestimento experimental de um carro leve de corrida monolugar. O grafeno usado em sua produção era 20% mais leve que a fibra de carbono e até 200 vezes mais forte que o aço.
Polipropileno espumado EPP – propriedades do material e aplicações
Entre as inovações de materiais na indústria automobilística, não pode faltar o polipropileno expandido EPP, material que inicialmente ganhou destaque especial na modelagem e posteriormente em estruturas de para-choques de automóveis. A estrutura leve e espumosa do material é composta por 95% de ar, de modo que os componentes automotivos EPP são cerca de 50% mais leves do que seus equivalentes feitos de plásticos tradicionais, mas são extremamente fortes. A combinação de resistência mecânica e peso mínimo torna o EPP às vezes comparado à fibra de carbono. Sua importante característica distintiva é a chamada memória de forma. Não se deforma permanentemente com o impacto, mas retorna à sua forma inicial. Graças a esta característica, já revolucionou a produção de componentes responsáveis pela segurança, como apoios de cabeça, bases de assento, pilares e painéis de porta de automóveis. Devido às suas excelentes propriedades isolantes, acústicas e elétricas, o material também encontrou aplicações futuras na produção de baterias para carros elétricos, bem como no armazenamento de hidrogênio. O processo de fabricação dos componentes de EPP é muito fácil e envolve a formação de espuma de resina de polipropileno e a injeção da espuma em um molde sob baixa pressão. Vale ressaltar que o material é ideal do ponto de vista econômico para produção industrial em massa e amplamente disponível em produtores de matérias-primas em muitas variedades.
Fibra de carbono, grafeno, Kevlar ou EPP – aplicações e propriedades
A corrida tecnológica para finalizar um carro ultraleve e superforte continua. Materiais como fibra de carbono, grafeno e Kevlar ainda não são amplamente difundidos na produção em massa em larga escala devido a seus preços relativamente altos. Em comparação, a moldagem por injeção de componentes EPP é uma tecnologia bem conhecida e prontamente disponível que permite a fabricação rápida e econômica de componentes reprodutíveis, mesmo com formas muito complexas ou com inserções adicionais de diferentes materiais. Os métodos de produção usados em nossas 44 fábricas espalhadas por 9 países permitem que todos os parâmetros do produto sejam adaptados com precisão às necessidades de design individuais.