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Técnica

A dieta da espuma: como os carros poderão ficar ainda mais leves usando “espumas de alumínio”

No começo os carros tinham carrocerias feitas com chapas grossas e resistentes à impactos. Acreditava-se que era assim que um carro garantiria a segurança de seus ocupantes (carroceria dura e interior macio). Depois descobrimos que ficaríamos mais seguros e inteiros se a carroceria absorvesse os impactos de um acidente e se deformasse.

Aí descobrimos que as estruturas deformáveis só seriam realmente seguras se sua deformação fosse programada e então voltamos a usar estruturas robustas e ligeiramente mais pesadas. Só que isso refletiu no desempenho e no consumo de combustível e a solução foi construir monoblocos usando tipos diferentes de ligas de aço para obter leveza e resistência ao mesmo tempo.

Agora, os pesquisadores e engenheiros já estão de olho em um tipo de material ainda mais leve e mais resistente — e com várias outras propriedades ideais para a construção de carros: as espumas metálicas. Como seu nome sugere, as espumas metálicas são estruturas porosas de metal sólido — geralmente alumínio. Cerca de 85% do seu volume consiste de espaços vazios, o que as torna ultra-leves, porém resistentes devido à rigidez do metal.

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Esse tipo de material não é novidade. Ele foi criado em 1968, mas até agora sua aplicação em larga escala sempre foi inviabilizada pela dificuldade de moldagem do material e pelo alto custo do ferramental necessário para isso. Até agora a liga líquida era agitada com o gás que forma os espaços vazios e solidificada em um formato padrão. Somente depois ela era modelada de acordo com a necessidade.  Mas recentemente os engenheiros do Fraunhofer Institute e da Voith Engineering Services desenvolveram um processo mais barato para criar espumas metálicas de alumínio no qual elas são modeladas durante sua composição.

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As vantagens da futura adoção de espumas metálicas nos automóveis são várias. A primeira delas é que elas são resistentes e leves devido à baixa densidade das ligas de alumínio (cada centímetro cúbico pesa entre 0,4 e 0,9 g). Mas elas também são resistentes ao fogo, não liberam fumaça tóxica, são totalmente recicláveis, têm alta capacidade de absorção de energia e são isolantes acústicos bastante eficientes. Assim, elas podem ser usadas para reforço estrutural (podem aumentar em até 10% a rigidez à torção) ao mesmo tempo que reduzem a transmissão de ruídos para o interior do carro, e ainda podem eliminar possíveis vibrações sem acrescentar muito peso.

Atualmente as espumas metálicas já são utilizadas em pequena escala nos carros — um dos exemplos é a minivan Volkswagen Sharan, que usa espuma de alumínio como reforço das colunas D (abaixo). Segundo o Fraunhofer Institute, que fornece a espuma à Volkswagen, a simples adoção do material nessas colunas reduz mais de 2 kg do peso do carro.

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Mas esta é apenas uma das várias possibilidades de aplicação. Segundo outra fabricante de espuma de alumínio, a canadense Alusion, o material ainda pode ser usado no reforço do capô, nas barras de proteção lateral, nas “almas” dos para-choques, estrutura das soleiras, assoalho, estruturas internas dos bancos, parede corta fogo e até longarinas.

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Se considerarmos que cada uma dessas partes do carro poderá ter seu peso reduzido de forma semelhante ao das colunas D mencionadas pela Fraunhofer, estamos falando de cerca de 20 kg a menos em um carro sem comprometimento da segurança e rigidez à torção. Isso sem contar as demais evoluções nas ligas de aço e polímeros plásticos como a fibra de carbono de baixo que a BMW pretende usar em suas rodas futuramente além de materiais sintéticos do acabamento.

 

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