Especial fábrica da Fiat (MG): motores, tecnologias e inovações

O Mecânica Online recebeu convite da FCA para conhecer de perto as novidades em tecnologias e desenvolvimentos da fábrica da Fiat em Betim, Minas Gerais.

Iniciamos pela área que concentra o time de desenvolvimento e calibração de motores – veículo, emissões e de base.

Na sequência as salas de desenvolvimento para calibração e de durabilidade, na busca pelo ponto ótimo do motor.

Nas câmeras de durabilidade são realizadas análises por meio de ciclos com variação de rotação e carga do motor ao longo do tempo em condições extremas.

Alguns testes consideram uma rodagem de até 2 milhões de horas.

Para você ter ideia, é possível simular o efeito de 200 mil quilômetros em apenas 700 horas no banco de testes, acelerando a disponibilidade de produtos com maior qualidade e confiabilidade.

O motor é considerado um hardware que está na prateleira, que é calibrado de forma separada –para só então acontecer a calibração e testes nos veículos. Observamos a calibração na base do motor firefly.

A automação do processo veio para acelerar a calibração que anteriormente era feita de forma manual e levava muito tempo, quando considerava cada parâmetro do motor como avanço, lambda, modelos de temperatura, ponto a ponto.

Com a automação do processo por inteiro, quatro equipamentos trabalham ao mesmo tempo, realizando o controle do dinamômetro, que recebe todos os sinais de temperatura e pressão e permite monitorar o motor quanto ao risco de quebra.

É possível avaliar, por exemplo, a pressão dentro do cilindro com cerca de 7.200 pontos de amostras nessa área do cilindro para um ciclo do motor.

A automação faz tudo ao mesmo tempo e consegue posicionar o melhor ponto do motor de uma vez só, encontrando o ponto ótimo em apenas 30 segundos, o que antes levava cerca de cinco minutos.

A calibração base de emissões já começa no banco. Não é apenas o foco em performance que é considerado, mas também o foco no lambda, ou seja, emissões cada vez menores para os valores de NOx, CO e CH4.

O Mecânica Online conheceu um lugar muito especial na fábrica da Fiat em Betim, a sala de construção de protótipos de motores.

É nesse espaço que também acontece a desmontagem após os testes de durabilidade e análise dos componentes. São gerados relatórios com as oportunidades de melhorias e também a aprovação dos motores.

O trabalho tem o objetivo de verificar junto com os fornecedores as peças que serão utilizadas nos motores e a busca do seu melhor aproveitamento.

Alguns desenvolvimentos de componentes dos fornecedores também acontecem nessa área.

A engenharia da Fiat aproveitou para mostrar os muitos diferenciais que são utilizados nos motores Firefly.

A nova família de motores é um projeto global, tendo sido desenvolvida, testada e certificada dentro dos padrões mundiais, que exigem uma durabilidade mínima de 240 mil quilômetros.

Ambos os motores, 1.0 e 1.3 litro, adotam uma única dimensão de pistão e cilindro, com 333 cm³ cada. Na versão com três cilindros, o deslocamento chega a 999 cm³, enquanto na com quatro cilindros são 1.332 cm³.

Nas apresentações técnicas que acompanhamos, a Fiat destacou que um dos segredos dos novos propulsores é o estudo profundo de como o cliente dirige e demanda os motores em seus veículos.

O condutor brasileiro é exigente e espera do motor atributos que podem parecer contraditórios – arrancadas vigorosas, baixo consumo e manutenção simplificada.

Boa parte destes quesitos é amplamente atendida através da opção de adoção de duas válvulas por cilindro, uma solução mais indicada para as necessidades da nossa região.

Com duas válvulas por cilindro, os motores têm elevado torque (que, na prática, é a resposta do acelerador numa arrancada ou numa ultrapassagem) e consumo otimizado, principalmente em cargas parciais (pouco acelerador) e rotações médias, situações nas quais o condutor busca economizar combustível.

Para otimizar o desempenho com duas válvulas, a FCA revolucionou o desenho das câmaras de combustão.

As válvulas de admissão são responsáveis, em parte, pela aspiração da mistura ar-combustível para dentro dos cilindros, enquanto as válvulas de escape auxiliam a expulsão dos gases resultantes da combustão.

Um dos indicativos da modernidade de um propulsor é o valor da taxa de compressão. Quanto mais alto, maior o aproveitamento da combustão da mistura ar-combustível, o que resulta em mais potência e menor consumo.

A taxa de compressão – razão matemática entre o volume dos cilindros e o volume da câmara de combustão – apenas pode ser elevada se o motor oferecer condições estáveis de combustão. Como resultado, a taxa de compressão do motor Firefly (13,2:1) é maior que a grande maioria dos motores multiválvulas com injeção direta, em nível mundial.

Além disso, a confecção do bloco do motor e do cabeçote em alumínio, que resulta em uma redução de massa de sete quilos em relação ao uso de ferro fundido, traz um melhor controle da temperatura, já que no alumínio existe a formação de uma fina camada de óxido nas paredes das câmaras de água entre o líquido de arrefecimento e as paredes da mesma.

Tradicionalmente, a linha central dos pistões de um motor fica alinhada com o centro do eixo do virabrequim.

Isso faz com que o ângulo entre a biela e a parede do cilindro seja igual, tanto na expansão, quando é aplicada uma grande força na cabeça do pistão depois da queima da mistura ar-combustível, quanto na compressão, quando esta força é bem menor.

Para diminuir o atrito entre pistão e cilindro, a família possui um offset de 10 mm entre o eixo do virabrequim e o centro dos pistões.

Este pequeno e estudado deslocamento reduz muito o atrito do conjunto, resultando em mais energia final.

No 1.0, três cilindros, são nada menos que 77 cv, que chegam a impressionantes 109 cv no quatro cilindros, o maior valor já alcançado em um motor 1.3 fabricado no Brasil, comparável até mesmo ao desempenho de alguns motores 1.6 litro. Em termos de potência específica (82 cv/l), o 1.3 supera todos os concorrentes do mercado de 1.2 até 1.6 litro naturalmente aspirados.

Laboratório de metrologia de desenvolvimento de motores – Produzimos duas matérias em vídeo para que você também tenha oportunidade de conhecer a planta mais moderna de motores da FCA no mundo. Estamos na fábrica da Fiat em Betim, Minas Gerais.

Observamos a ampla automação da linha de produção de motores, desde o cuidado no posicionamento de componentes, como eixo virabrequim, cabeçote, tudo de forma automatizada.

São cerca de 300 robôs e a capacidade de produção de 400 mil unidades/ano.

O posicionamento da biela é totalmente automatizado, o que normalmente acontece de forma manual na maioria das montadoras.

Primeiro Robô colaborativo do setor automotivo na América Latina – trabalhando como um garçom, ele entrega o componente nas mãos do empregado e sua atividade está totalmente integrada com o sistema de produção.

Na sequência temos o tratamento superficial a plasma para todas as superfícies que recebem a aplicação de silicone, para união de dois componentes.

Máquina que fala – Todos os parâmetros que são vitais para a máquina foram condensados em uma tela que disponibiliza para o operador todas as informações.

A inspeção da máquina acontece em um único ponto. WCM – Manutenção autônoma – Cuidar do equipamento que o operador trabalha, buscando o menor tempo possível.

Para concluir nossa visita na mais moderna linha de produção de motores da FCA, encontramos um paparazzo, que inclusive fez uma foto nossa. Ele não deixa passar nada fora do padrão, e por sorte, também fomos aprovados.

Paparazzo – Estação de controle de layout do motor. Por meio de fotografias o sistema faz comparação entre a foto padrão com a foto do momento.

Indústria 4.0 aplicada na FCA – Agora vamos aos detalhes de um dos temas mais quentes na atualidade que são as transformações trazidas pela 4ª Revolução Industrial, marcada pelo uso crescente de tecnologias digitais avançadas para melhorar as formas de produção e o relacionamento com os clientes.

Em três matérias vamos apresentar as novidades que conhecemos durante nossa visita na fábrica da Fiat em Betim, Minas Gerais.

A cada lançamento, uma revolução também acontece no chão de fábrica com novos processos e tecnologias incorporados às linhas de produção.

Para acompanhar essas transformações, nas plantas da Fiat Chrysler Automóveis (FCA), a montagem do carro ocorre, primeiro, no ambiente virtual.

Nesses espaços, as ferramentas são os óculos 3D, joysticks e a tela de projeção.

O objetivo é criar modelos digitais interativos e imersivos, para testar cada etapa da montagem do carro.

Uma linha virtual, idêntica à real, é criada, facilitando a tomada de decisões das equipes multidisciplinares da FCA com foco na qualidade dos processos da manufatura, além da logística e ergonomia dos operadores.

Entre as vantagens da ferramenta, destaca-se a simulação colaborativa. Nas salas de realidade virtual, são reunidos profissionais das mais diversas áreas, com a integração da Engenharia de Produto e da Engenharia de Manufatura, para identificação de oportunidades de melhoria, seja diretamente no produto ou no processo produtivo.

A Fiat Chrysler Automóveis (FCA) é a primeira empresa na América Latina a incorporar a tecnologia do exoesqueleto ao processo produtivo.

São dez conjuntos em teste nas linhas de montagem e logística do Polo Automotivo Fiat, em Betim (MG), para reduzir o esforço muscular e melhorar a condição ergonômica dos operadores da manufatura.

Leve e de fácil adaptação, o sistema acompanha os movimentos do funcionário com total sincronismo.

Em situação de flexão, por exemplo, o peso do tronco é absorvido pelo exoesqueleto.
Como a gente só acredita testando, aqui estou eu com o exoesqueleto em prática!

Com esse vídeo finalizamos a série de matérias sobre nossa visita na fábrica da Fiat em Betim. Agradecemos a FCA pela oportunidade de conhecer na prática o que há de mais atual em tecnologias aplicadas na indústria automotiva brasileira.

Cobertura especial – Na playlist abaixo é possível assistir de forma contínua todos os vídeos produzidos durante nossa visita na fábrica da Fiat em Betim, Minas Gerais.

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