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O futuro da mobilidade é elétrico e capacitação tecnológica é resposta para desafios do futuro

04 agosto 2020
Artigo de Diogo Fula, responsável pelo desenvolvimento de negócio na área das tecnologias avançadas de fabrico do INEGI. 



As alterações climáticas são consideradas uma das maiores ameaças do século XXI. Numa tentativa de reverter esta tendência, as políticas europeias e mundiais têm vindo a exercer enormes pressões sobre a indústria dos transportes, para diminuírem emissões através da eficiência energética e/ou eletrificação dos automóveis.  

Neste contexto, surge o automóvel elétrico, outrora considerado um conceito distante, mas que representa hoje cerca de 2,2% do mercado global, com um crescimento anual na ordem dos 45%. Uma evolução que obriga a mudanças estruturais no setor, já que os automóveis híbridos e elétricos não utilizam motores de combustão, ou utilizam versões otimizadas e mais compactas destes motores.  

Estas novas formas de propulsão incorporam menos componentes em ferro fundido e aço, privilegiando a utilização de peças em alumínio, polímeros e compósitos, tanto nas estruturas como nos conjuntos de propulsão. A par desta mudança de paradigma ao nível dos materiais utilizados, as próprias peças necessárias para fazer os grupos de propulsão elétrica e híbrida não são as que eram convencionalmente produzidas pelo setor. 

Sustentabilidade e eficiência são os grandes objetivos  

Estas mudanças, associadas à crescente maximização da eficiência e sustentabilidade através da utilização de materiais leves e eletrificação da propulsão, suscitam uma alteração na tipologia de componentes necessários, para os quais a indústria terá de se adaptar a médio/longo prazo.  

Estas novas peças de eletrónica de potência dependem da aplicação de novas tecnologias, essenciais para cumprir as necessidades e especificações de novos produtos e materiais. Por exemplo, componentes estruturais em alumínio, peças de elevada eficiência térmica (caixas para eletrónica de potência refrigeradas, carcaças de motores com canais internos complexos, caixas de baterias com tubagens em inox, etc.).  

A mobilidade elétrica também exige repensar os processos envolvidos na produção destas peças. A elevada complexidade de produção das peças supracitadas impede a execução por processos ditos convencionais que, apesar de continuarem a ser resposta para o fabrico da maior parte das peças técnicas, serão complementados por processos como o HPDC (High Pressure Die Casting), LPC (Low Pressure Casting) e o CPC (Counter Presure Die Casting), que terão um papel vital na resposta aos próximos desafios da indústria metalúrgica.  

Esta tendência é já visível atualmente com um aumento significativo do número de componentes estruturais de automóveis de última geração feito com ligas leves de alumínio em detrimento dos aços, em parte devido ao seu papel na economia circular.  

Apesar dos grandes avanços no desenvolvimento de aços de alta resistência, verifica-se que grandes peças com muitos componentes fabricadas por conformação plástica e soldadura em aço, são agora substituídas por grandes peças injetadas em alumínio (injeção assistida por vácuo) e por processos de vazamento em baixa pressão, com contrapressão e até mesmo por gravidade. Métodos preferíveis para diminuir o peso e o número de operações de fabrico.  

Fabricantes de componentes de automóveis em Portugal terão de se adaptar à nova realidade 

É possível antecipar que muitos dos produtos produzidos atualmente pelas empresas do setor vão diminuir drasticamente, ou até mesmo desaparecer num prazo de 5 a 10 anos, em detrimento de novas famílias de componentes. Crê-se também que parte dos processos de fabrico possam ter de ser completamente alterados, substituídos ou adaptados para a nova realidade dos automóveis híbridos e elétricos. 

Em Portugal, a tecnologia para fabrico de peças em ligas de alumínio mais praticada é a fundição injetada e existem várias empresas especializadas na produção de componentes automóveis para motores de combustão, transmissão e chassis por esta tecnologia. No entanto, estas evidenciam ainda quer a necessidade de desenvolvimentos cientifico-tecnológicos, quer a necessidade de elevados investimentos em linha com as atuais necessidades/requisitos de mercado para a produção de peças estruturais. 

Considerando as mudanças que se avizinham – como a procura por peças com longos canais de refrigeração para refrigeração interna de componentes - avanços ao nível destas tecnologias serão essenciais

Destaquemos, por exemplo, as técnicas de vazamento de baixa pressão com ou sem contrapressão. Esta técnica permite produzir peças híbridas, com reforço estrutural ou com canais de refrigeração complexos através de machos em areia obtidos por impressão 3D. 

A injeção de alta pressão de ligas de alumínio sobre tubagens de aço inox - usadas em caixas de baterias, cárteres de motores elétricos e caixas de eletrónica de potência refrigerados a água para automóveis híbridos e elétricos - normalmente provoca o colapso dos tubos na fase de compactação do processo de fundição injetada ou a destruição de machos complexos. A baixa pressão com ou sem contra pressão, no entanto, afigura-se como uma alternativa para estes tipos de peças e poderá vir a ser uma solução tecnológica complementar, para as empresas que processam alumínio por injeção, ou uma oportunidade para as que já processam alumínio por vazamento em coquilha e até mesmo vazamento em moldação de areia.  

Da mesma forma, esta técnica pode ser usada na produção de peças complexas com reforço estrutural interno, produzido por técnicas de fabrico aditivo, mantendo a integridade do reforço e seu correto posicionamento no interior do componente. 

Transformação tecnológica é cada vez mais inadiável 

O mundo está a mudar e o setor dos transportes também, exigindo das empresas a capacidade de adaptação a novas realidades. Razão pela qual temos vindo a acompanhar estas tendências e a reforçar capacidades, nomeadamente no que respeita a tecnologias de fundição, com especial foco na monitorização e controlo dos processos, simulação computacional como apoio ao fabrico de ferramentas e otimização do time-to-market, bem como no desenvolvimento e otimização do processo até em ligas não convencionais e ainda desenvolvimento de soluções de otimização topológica e ou estrutural de componentes.  

Incorporar novos processos e tecnologias numa linha de produção existente não é fácil. A nossa experiência em processos avançados de fabrico e no desenho e desenvolvimento de estratégias tecnológicas permite-nos, no entanto, afirmar que não só é possível fazê-lo, reduzindo os riscos inerentes à mudança, como é essencial para responder às novas exigências da indústria automóvel (e do ambiente). A maximização de eficiência e eletrificação dos automóveis é cada vez mais ubíqua, e as empresas não podem ficar para trás.