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Materiais compósitos, o setor automóvel, e o compromisso com a sustentabilidade

29 junho 2020

Artigo de Rui Gomes, gestor de projetos no INEGI na área de materiais compósitos.



A procura por equilíbrio entre interesse económico e proteção ambiental levou a uma mudança de paradigma em todos os setores da indústria, sendo o setor automóvel, pela sua pegada ambiental considerável, talvez um dos mais pressionados para adotar alternativas «mais verdes» em toda a sua cadeia de valor.

É por este motivo que hoje assistimos a uma tendência de redução de peso nos automóveis. A incorporação de componentes de ferro fundido e de aço tem dado lugar à utilização de materiais como alumínio, polímeros e compósito. Materiais mais leves, que contribuem para uma redução de consumo energético associado à sua utilização1.

A utilização destes materiais é sem dúvida uma corrente dominante crescente. Prova disso é a recente decisão da marca germânica BMW em integrar tecnologia de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) no chassi da sua linha Série 7. A utilização de elementos estruturais de fibra de carbono proporciona rigidez adicional, ao mesmo tempo que reduz o peso da estrutura.

A BMW alega ainda nesta altura que os processos de produção de fibra de carbono já são suficientemente avançados para afirmar que a integração do material a uma "escala industrial” é agora viável2.

Evolução tecnológica abre caminho a novas oportunidades

Estudos recentes mostram que os compósitos de fibra de carbono são superiores às convencionais estruturas de metal no que diz respeito à absorção de energia por peso unitário num evento de impacto dinâmico. E as limitações por que eram conhecidos, têm vindo a ser ultrapassadas com o evoluir das tecnologias.

Os esforços do setor automóvel têm levado a uma redução do tempo de processamento dos compósitos de fibra de carbono, nomeadamente dos compósitos de matriz termoplástica. Um desenvolvimento importante, já que é um dos principais requisitos para mercados como o do setor.

A isto, acrescenta-se o facto de os compósitos termoplásticos de fibra de carbono revelarem vantagens adicionais relativamente aos seus equivalentes termoendurecíveis, apresentando níveis mais elevados de ductilidade e absorção específica de energia. Também o facto de serem também recicláveis é um enorme ponto a seu favor3. Características que tornam os compósitos uma alternativa não só viável, mas também vantajosa em relação aos materiais considerados tradicionais.

Estes benefícios são cada vez mais reconhecidos pela indústria, e observa-se uma clara aposta na inovação tecnológica para desbravar caminho rumo a uma maior sustentabilidade de recursos e processos.

Experiência do INEGI impulsiona novos desenvolvimentos

É este também o foco do trabalho do INEGI neste campo, que tem contribuído para o avanço das tecnologias de fabrico de compósitos de matriz termoplástica para o setor automóvel.

Salienta-se a parceria com a Jaguar Land Rover, num projeto intitulado ENLIGHT, que resultou num protótipo de uma porta para integração em veículos elétricos, 40% mais leve comparativamente ao componente de alumínio, o material comumente utilizado.

Também os projetos LATCH I e LATCH II merecem destaque, nomeadamente pelo desenvolvimento de um apoio de cabeça de banco em compósito termoplástico, 62% mais leve do que o componente de referência em aço, e um braço de suspensão reforçado com compósitos termoplásticos, 40% mais leve que o comparativo de referência.

Soluções que apresentam total funcionalidade, e demonstram claramente o potencial dos materiais e estruturas compósitas no caminho rumo à sustentabilidade.


[1] Polymer composites for automotive sustainability
[2] Carbon fiber composite reinforces B-pillar in BMW 7 Series
[3] Yarlagadda, S. (2018). Thermoplastic Carbon Fiber Reinforced Body-in-White Structures for Vehicle Crash Application.