Visita ao congresso VDI - Castings and body components


O fabrico de componentes estruturais para automóveis produzidos por fundição esteve em destaque na 3ª edição do congresso “Casting Chassis and Bodywork Components 2018” que se realizou dia 20 e 21 de fevereiro em Esslingen (Alemanha), organizado pela VDI Wissensforum. É considerado um dos mais importantes congressos sobre o tema nos países de expressão Alemã. Digitalização, Indústria 4.0, redução de peso e mobilidade elétrica, foram alguns dos temas abordados.


E-Mobilidade

O registo de veículos Diesel continua a diminuir na Europa, passando de 46% em 2016 para 41% em 2017. Esta tendência está em linha com várias previsões que apontam para um aumento muito acentuado do uso de veículos híbridos e veículos elétricos nos próximos anos. Estima-se que, em 2025, cerca de 24% dos automóveis vendidos na Europa sejam híbridos ou elétricos.

Naturalmente, esta tendência tem repercussões por toda a cadeia de valor do setor automóvel, não apenas nas OEMs. As fundições sentirão também os efeitos desta mudança.

Vários componentes produzidos por fundição para veículos de combustão interna não têm aplicação nos veículos elétricos, como é o caso dos blocos de motor e cabeçotes, do sistema de injeção, da embraiagem, das bombas de óleo e dos turbo compressores. Outros componentes sofrem modificações, como as caixas de velocidades, transmissão e suspensão. Por outro lado, surgirão também novos componentes, como caixas de motores elétricos e caixas de baterias, que são uma nova oportunidade para as fundições, nomeadamente as fundições de ligas de alumínio.


Posicionamento da fundição

As fundições são especialistas em várias áreas do desenvolvimento de componentes para automóveis. Por exemplo, desenvolvimento de novas ligas, designs e produção mais eficiente.

Por via destas especialidades, as fundições têm hoje a oportunidade de se afirmar junto dos seus clientes, não apenas como fornecedor, mas como parceiro na entrega de soluções.

As equipas de desenvolvimento nas fundições devem procurar um contacto mais próximo com os clientes e trabalhar em conjunto, enquanto especialistas, para desenvolver novas soluções e, desta forma, subir na cadeia de valor.

Este novo posicionamento implicará naturalmente um investimento adicional por parte das fundições em ID, mas será fundamental para se manterem no “jogo”.

Para este novo posicionamento, as fundições devem conhecer bem a evolução do automóvel e as necessidades das OEMs, principalmente em relação à redução de peso dos componentes.


Estratégias para redução de peso (design e materiais)

A redução de peso dos componentes é um requisito por parte das OEMs para a melhoria dos consumos e diminuição das emissões de gases poluentes. Estas necessidades mantêm-se nos veículos elétricos onde a autonomia das baterias está ainda longe das necessidades da maioria dos consumidores.

A forma mais eficiente de reduzir peso nos componentes automóveis é através do desenvolvimento combinado de novas ligas com maior resistência e novos designs.

Há já vários anos que muitos dos componentes produzidos em ligas ferrosas (aço e ferro fundido) têm sido substituídos por ligas “leves”. A liga leve de maior aplicação é o alumínio que, por via da sua menor densidade em relação às ligas ferrosas (cerca de 1/3 da densidade), permite uma significativa redução de peso. Contudo, o alumínio tem menor resistência mecânica do que as ligas ferrosas. Este facto obriga a que, em muitas das suas aplicações, as ligas de alumínio tenham de ser modificadas para melhorar o seu desempenho mecânico.

A título de exemplo, no caso do Audi A8, a carroçaria é composta em 58% por ligas de alumínio, mas simultaneamente teve um aumento de 24% na rigidez, por intermédio da melhoria das propriedades da liga de alumínio e inovação no design dos componentes.

Uma novidade na produção de componentes em alumínio é a utilização de componentes híbridos. Estes componentes são peças únicas que combinam mais do que um material na sua estrutura. A título de exemplo, o BMW Serie 5 usa componentes no seu chassi produzidos em alumínio com insertos (nervuras) em aço para melhorar o desempenho mecânico e poupar peso.

Mas não é apenas o alumínio a liga leve de eleição dos dias de hoje. Verifica-se um uso crescente de magnésio na indústria automóvel, em aplicações muito específicas, mas a tendência é o seu uso mais alargado.

No entanto, também é possível obter reduções significativas de peso usando ligas ferrosas, em componentes onde é necessária uma elevada resistência mecânica e para a qual as ligas leves não são opção. O desenvolvimento de ligas de aço de alta resistência, ferro fundido vermicular e novas ligas de ferro fundido nodular (ADI e SiboDur) permite igualmente reduzir significativamente o peso e atingir performances que não eram possíveis com outros materiais.

Para além de novos materiais e design, a fundição tem também um grande contributo a dar ao nível do processo de produção dos componentes.


Modernização das técnicas de fundição ligas leves

A otimização do processo de fundição é crucial para o desenvolvimento e produção de novos componentes, e só quem desconhece o setor pode pensar que a fundição é um processo “velho” e limitado.

A modernização da fundição não pode passar ao lado da aquisição e centralização dos dados de produção, controlo em tempo real das variáveis do processo e desenvolvimento de modelos preditivos. Isto leva a fundição para o nível de incorporação de inteligência artificial no seu processo.

Estes sistemas de aquisição, gestão e atuação sobre o processo são transversais e aplicáveis a qualquer processo de fundição.

No caso de um processo de fundição injetada de alta pressão para produção de peças em alumínio, uma das fundições do grupo Volkswagem desenvolveu uma “moldação inteligente” (em coquilha) que ajusta localmente a velocidade de arrefecimento nas diferentes secções da peça, com recurso sensores de temperatura e injetores de fluído de refrigeração na superfície interna do molde, controlados por computador. Desta forma é possível controlar as velocidades de arrefecimento na moldação.

Ainda em relação às ligas de alumínio, muitas fundições estão a trabalhar no sentido de eliminar a necessidade de realizar a etapa de tratamento térmico, para reduzir custos de produção. As principais abordagens são o desenvolvimento de ligas que permitam obter as propriedades mecânicas finais, principalmente o alongamento, logo após solidificação das peças.

Na produção de componentes em magnésio, o maior desafio está no controlo da atmosfera no interior do forno, para impedir a corrosão e ignição do magnésio líquido. Também aqui a aquisição de dados e inteligência artificial podem ajudar, de acordo com um trabalho recente realizado pela Universidade de Kassel. O projeto teve como objetivo criar um sistema de controlo da atmosfera dentro do forno (composta por vários gases) para estabilizar a proteção do magnésio da corrosão.

Em suma, o setor automóvel continua a crescer, apesar dos desafios que enfrenta e muito do seu sucesso depende do que a indústria de fundição é capaz de oferecer.

As fundições devem:

- Modernizar-se, através de investimento em investigação e desenvolvimento, adoção de novas técnicas de controlo de processo e produção (Indústria 4.0);

- Apostar no desenvolvimento de novas ligas, sejam elas ligas ferrosas ou ligas leves, desde que estejam alinhadas com as necessidades do setor automóvel;

- Desenvolver novos processos, que sejam mais eficientes ou que permitam a produção de peças híbridas.

A indústria de fundição tem, no presente e no futuro, tal como teve no passado, um papel muito importante na indústria.