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Simpósio SAE BRASIL de Novos Materiais foca em sustentabilidade e mobilidade elétrica

Encontro foi realizado pela Seção Regional SP nos dias 11 e 12 de agosto

O presidente da SAE BRASIL, Camilo Adas, abriu o 14° Simpósio de Novos Materiais e Aplicações na Mobilidade e exaltou o desenvolvimento de materiais como propulsor de oportunidades de evolução em todos os segmentos da mobilidade e também da qualidade de vida, pelo exercício da criatividade humana.

Sob a direção da engenheira Carolina Hattori, consultora de Desenvolvimento de Mercado e Inovação da Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), o simpósio mostrou o compromisso da cadeia automotiva com a mobilidade sustentável em investimentos em materiais e processos de fabricação avançados para veículos mais eficientes.

Especialistas do Brasil e do Exterior apresentaram em quatro painéis inovações e evolução tecnológica nas quatro grandes categorias de materiais (metálicos, polímeros, cerâmicos e compósitos), passando pela redução da espessura de aços de alta resistência ínfimos 0,7 mm, e pelo aumento da aplicação do alumínio em peças e componentes estruturais, além de polímeros e compósitos que balanceiam baixo peso, resistência à corrosão e redução de ruído, além de técnicas inovadoras e sustentáveis de junção e processamento de materiais.

Don Whitacre, gerente do Centro de Soluções ao Cliente da Novelis de Detroit (USA), abriu o Painel Sustentabilidade com destaque para as propriedades do alumínio e o valor agregado do metal, enumerando baixa densidade de massa, maior resistência à corrosão, alta capacidade de absorção de energia e reciclabilidade infinita.

Segundo Whitacre a estrutura e os painéis de carroceria são cerca de 40% da massa total de um veículo. Ele destacou o trabalho da Novelis com fabricantes de autopeças para aplicação do alumínio na redução de 10% da massa total do veículo, e o incremento de 5 a 7% na eficiência energética.

Também citou parceria direta com os fabricantes de veículos para soluções customizadas de processos de estampagem, união, estruturas e avaliações de custos.

E deu ênfase a programas de reciclagem com a Jaguar Land Rover (UK) e a Ford (USA), em que a sucata primária da produção é recolhida à Novelis, volta ao ciclo produtivo e se transforma no produto original.

No cenário de eletrificação, customização, conectividade, mudanças na forma de consumo do automóvel e sua manufatura, o professor João Henrique Corrêa de Souza, consultor da Techn Nova Autoform PD&I, definiu Digital Twins orientados pela física como um passo necessário para a digitalização de processos produtivos de estampagem.

Segundo Souza, o futuro aponta para conexão da cadeia de valor a uma plataforma que compartilhe um modelo de processo duplo digital consistente e baseado na física, que permite agilidade, fornece ciclos de feedback imediatos e sincroniza os departamentos para a otimização do resultado final em termos de qualidade, função, custos e tempo.

Jefferson de Oliveira Gomes, professor do ITA e superintendente de Tecnologia e Inovação do CNI, trouxe o tema incentivos para inovação e sustentabilidade de veículos na ótica do programa Rota 2030.

Apontou que o chamariz para a sociedade que pensa mais em mobilidade e não em consumo é a ideia de crescimento do mercado automobilístico que passa pela sustentabilidade e tipos variados de propulsão.

Para Jefferson, o automóvel precisa de redimensionamento no desenvolvimento de materiais e de processos de manufatura.

Gomes destacou a importância do Programa Rota 2030 nesse contexto quanto ao incentivo à Pesquisa & Desenvolvimento de tecnologia e inovação, e da Linha 4 do programa, coordenada por ele, quanto ao incentivo à criação de uma cadeia de valor a fim de melhorar a relação entre os diferentes tears.

“É aí que o Rota 2030 pode dar um salto para o desenvolvimento, com um processo contínuo de engenharia sem desprezar o passado nem glorificar o futuro”, frisou.

O engenheiro Sami Simão, da Engenharia Avançada e Inovação da Maxion, encerrou o primeiro painel ao falar de materiais compósitos inovadores de cura rápida, desenvolvidos pela empresa a partir de estudo para veículos comerciais em parceria com o IPT. Simão explicou que o projeto visa a melhorar a competitividade dos compósitos em produtividade e custos.

Os materiais aplicados no estudo foram tecidos de fibra de carbono e fibra de vidro com termoplásticos, com resultado de vantagem à fibra de carbono no comportamento do material no processo de estampagem.

“A partir do estudo avançamos com a tecnologia de processamento de travessas de fibra de carbono em 8 mm de espessura, importante para veículos comerciais, e conseguimos um chassi conceito”, disse o engenheiro. Simão destacou que com os ganhos de produtividade, a Maxion que ampliar a aplicação de compósitos em segmentos como a indústria aeroespacial e marcas de carros de alto luxo.

“O custo da matéria-prima vai cair naturalmente como aumento dos volumes”, apontou, ao prever tendência de queda de preço dos compósitos na próxima década.

No Painel Segurança Veicular um novo aço de moldagem a quente não revestido e de resistência ultra alta para peças de segurança foi o tema de Jessica Santana, engenheira de Materiais, e Gustavo Curti, engenheiro de Produto, especialistas de Desenvolvimento de Produto da Benteler Automotive.

Eles apresentaram o aço de conformação a quente BTR2000 e destacaram entre as qualidades a maior resistência final, potencial de peso leve pela redução da espessura na razão de 10 a 15%, os porcentuais de 13% em maior absorção de força e 9% em maior absorção de energia, além do potencial de atendimento a futuras regulamentações de acidentes.

Flavia Tolomelli, especialista em engenharia da CSN, falou sobre aços complexphase como requisito de segurança veicular e trouxe previsões para o setor, que produziu 18 milhões de toneladas de aço bruto no primeiro semestre deste ano, 24% a mais em relação ao mesmo período de 2020.

Segundo a engenheira a perspectiva de crescimento dos aços avançados na área automotiva base 2018 é a de dobrar a aplicação até 2016, tanto nos aços dualphase quanto os complexphase.

A siderúrgica está desenvolvendo o aço AHSS (Advanced High Strength Steel) ComplexPhase 1000, cujos testes pilotos em escala industrial revelaram alto grau de resistência e possibilidade de redução de 20% na espessura da chapa, significativa na redução de peso dos veículos.

Para Flavia, a expectativa quanto ao uso dos aços AHSS e outros de elevada resistência é o apelo pela redução das emissões de CO2 e Gases de Efeito Estufa (GEE).

Nataly Yoshino, gerente de Desenvolvimento de Mercado & Inovação da CBA, mostrou soluções em alumínio para sistemas de absorção de impacto.

A especialista destacou que o material tem oportunidades em componentes estruturais, graças ao processo de extrusão que permite complexas geometrias em um único processo e dispensa etapas posteriores de união, além de peças impressas em manufatura aditiva.

“A extrusão também oferece melhor combinação entre liga e geometria, além de diferentes espessuras em um mesmo perfil, eliminando material onde não é necessário”, explicou.

Nataly apresentou case de substituição de sistema de absorção de impacto frontal em aço DP800 por alumínio de alta resistência extrudado.

Segundo ela, os dois testes de impacto realizados demonstraram que o alumínio ofereceu menor custo em reparabilidade garantindo maior segurança veicular.

Baterias foram um dos destaques no Painel Manutenção e Reparo, que iniciou com Vitor Anelli, responsável pelo laboratório da IPG. Vitor focou na segurança da soldagem de baterias para veículos elétricos quanto ao risco potencial de incêndio.

Falou dos desafios da soldagem de cobre devido à alta condutividade térmica e elétrica, alta refletividade na soldagem a laser e baixa absorção de laser infravermelho em temperatura ambiente, o que pode limitar a soldagem desse material. Anelli apontou que a forma de superar esse desafio é o uso de laser infravermelho (mais barato que os azuis e verdes) em temperaturas mais elevadas, condição em que as absortividades do cobre são mais altas. Destacou que os lasers azuis e verdes possuem absorção mais elevadas, porém essa absorção depende da temperatura.

Soluções para reparo e manutenção em chapas finas de alta resistência e galvanizadas na indústria automotiva com o uso do conceito MIG Brazing foi o tema de Victor Miranda, engenheiro de aplicação da ESAB.

Desenvolvido para o atendimento aos novos requisitos ambientais, de segurança e eficiência energética nos veículos, o MIG Brazing reduz custos com manutenção e traz, segundo Miranda, mais vantagem competitiva.

O MIG (Metal Inerte Gás) se baseia na aplicação de material de alta resistência e chapas finas. Oferece as vantagens da Brasagem (baixo aporte térmico e baixa tensão residual), e supera as desvantagens desse processo com ganho de produtividade pelo uso de gases inertes, com altas velocidades de soldagem e pouca distorção.

“O que muda da Brasagem para o MIG é que temos um gás protetor e não um comburente, e uma deposição mecanizada de um processo de deposição automático, com maior grau de produtividade”, destacou Miranda.

Marcelo Veiga, mestre em Engenharia de Materiais e pesquisador do Instituto SENAI de Inovação, destacou a Manufatura Aditiva no processo de deposição de metais a laser como ferramenta crucial para o reparo e otimização de componentes no setor automotivo.

Veiga listou entre os pontos fortes da fabricação aditiva a capacidade de produzir geometrias complexas, fazer estruturas monolíticas e produzir peças diferentes em uma só, sem precisar de ferramental para isso.

“A prototipagem 3D pode recriar e otimizar peças obsoletas, melhorar a confiabilidade; viabiliza a criação de biblioteca digital reduzindo a necessidade de estoque físico, diminui o desperdício de energia e de material, é um conglomerado de processos que pode gerar tanto peças poliméricas quanto metálicas”, afirmou.

O engenheiro mostrou que a indústria de impressão 3D teve crescimento estável na última década e cresce solidamente, mas ainda representa menos de 1% do mercado global da manufatura – 19,6% correspondentes ao automotivo no setor de veículos, que está entre os que mais utilizam a tecnologia.

Segundo ele 71% das empresas escolhem a manufatura tradicional em vez da impressão 3D por falta de conhecimento da técnica. Estimado em mais de US $ 10 bilhões no fim de 2019, o mercado global de Manufatura Aditiva na análise de Veiga deve quadruplicar até 2026.

No Painel NVH e Conforto, Rodrigo Vigo, coordenador de Desenvolvimento de Produto da Bridgestone, trouxe técnicas para melhoria de ruídos e vibrações em pneus.

Destacou que as metas de sustentabilidade da empresa são reduzir 50% de CO2 até 2030 e ser neutra em carbono até 2050 com o uso de 10% de materiais sustentáveis. Vigo mostrou dois estudos de caso de veículos e soluções de melhoria na redução de ruídos de baixa e alta frequência.

O primeiro foi o de um SUV com pneu 235/55R18, testado em piso rugoso a 50 km/h. O ruído de pavimento foi reduzido em 1,5 dB na faixa de 300 Hz de freqüência, mediante alteração da rigidez lateral do pneu pela redução do Apex, componente que dá essa característica.

O outro estudo, de ruído gerado pelo desenho de banda de rodagem (patternnoise), foi a partir de um SUV com pneu 225/50R18. A solução exigiu duas contramedidas para diminuir a amplitude do som e a intensidade do ruído em 0,5 dB na faixa de freqüência entre 500 e 800 Hz – aumentar o número de pitches (blocos) do pneu e otimizar a sequência dos blocos, que tinham tamanhos diferentes.

Dan Hodder e Divy Chaurasia, gerentes de Desenvolvimento de Mercado da Eastman, fabricante de materiais avançados e aditivos especiais, falaram de soluções inovadoras para conforto e design em vidros automotivos.

O destaque foi o Saflex PVB Interlayers, polímero adesivo orgânico em forma de película que adere por hidrogênio ao vidro quando submetido à determinada pressão e temperatura. Permite maior segurança para no envidraçamento automotivo, com a redução da projeção de partículas e penetração externa causada por impacto.

A solução pode ser usada em para-brisa, teto solar e janelas laterais. Entre outras vantagens da tecnologia aplicada ao transporte, eles enumeraram melhor desempenho acústico para conforto e reconhecimento de voz; redução de peso versus laminados padrão e vidro temperado e aumento da rigidez para flexibilidade em design e aerodinâmica.

Paulo Ferreira engenheiro químico de aplicação da 3M encerrou o painel e apresentou novas soluções em NVH para otimização de desempenho e redução de massa em veículos.

Mostrou dois novos produtos recém lançados pela 3M no portfólio de NVHT (Noise, Vibration, Harshness and Termal) para o controle acústico em veículos, que são também isolantes térmicos.

O primeiro, 3M Engineered Damping Material (EDM), indicado para etapas de montagem final na redução de vibração estrutural e dos picos de ressonância na carroceria de veículos, consiste na aplicação de uma camada intermediária viscoelástica de alta adesão em camada externa rígida (folha de alumínio) que resulta em dissipação de energia pela interação viscoelástica com o substrato onde o produto é aplicado.

Para dar espessura e peso extremamente baixos, com redução de massa a partir de 50% foi usado espaçador em forma de pinos microrreplicados com espaços vazios entre eles.

O segundo produto, 3M Flexible Acoustic Material FAB80910, é ligado ao ruído aéreo e tem foco na otimização do design de peças, mantendo o baseline no desempenho.

Trata-se de uma nova tecnologia multifuncional de mantas com propriedade de barreira acústica no material poroso que, além de microfibras de poliolefina, agrega micro partículas sólidas porosas na estrutura, com o que aumenta 50 vezes a área superficial de contato na estrutura interna do material.

Tudo isso, explicou Ferreira, adiciona à alta tortuosidade da microfibra boa dissipação de ruído e mais área de dissipação e resistividade ao fluxo de ar.

O Simpósio da SAE de Novos Materiais se encerrou com debate sobre veículos híbridos e elétricos, em que o alumínio no processo de eletrificação foi um dos destaques.

Todd Mueller, gerente de Novas Tecnologias de Engenharia da Ford nos Estados Unidos, confirmou a necessidade de redução de peso ainda maior nos veículos elétricos por conta do peso das baterias atuais.

Lembrou anúncio recente da Tesla sobre o aumento do uso de grandes partes fundidas de alumínio em seus modelos, que, segundo ele, configura possível tendência da indústria nos próximos anos.

“A Ford também usa grandes peças fundidas de alumínio na linha Explorer e pode ampliar essa aplicação, afirmou Mueller.

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