Devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia, definição de metas e tendência de desenvolvimento, a complexidade do desenvolvimento do automóvel está aumentando. A necessidade de usar energia e recursos de forma responsável, por um lado, levou a mandatos conflitantes para montadoras e fornecedores de peças. A situação deverá piorar.

Neste contexto, nada é mais provável que seja a força motriz da indústria automotiva do que veículos elétricos. A fim de tornar o transporte pessoal mais ecológico no futuro, vários novos métodos estão sendo estudados para substituir o motor de combustão interna de um veículo centenário por um motor elétrico.

Isso afetará não apenas os fabricantes de equipamentos (OEM), mas também os produtos, tecnologias e modelos de negócios de muitos fornecedores. Também levanta a questão de quais desafios e oportunidades essa transformação trará para a indústria de fundição.

Caixa de engrenagens com anel de engrenagem e tubulação integrada feita de processo de fundição de alumínio

Após a primeira onda de eletrificação, houve um período de reflexão distinto. Na era acelerada de apps e crowdfunding, transformar um carro em um drive elétrico é tão simples e os detalhes tão complexos. Ainda é cedo para dizer quais conceitos técnicos serão universalmente aceitos. Existem outras alternativas, como as células de combustível, que às vezes levam a mídia à sombra da mobilidade eletrônica. A tecnologia de gás elétrico também é uma solução atraente, mas deve ser comprovada em termos de tecnologia e economia e ter a infraestrutura necessária.

A única coisa que aconteceu até agora é a incerteza do consumidor. Isso se reflete em um estudo recente publicado pela PwC Consulting, uma consultoria. Segundo o estudo, apenas 1% dos potenciais compradores de carros novos comprariam um veículo elétrico puro. Isto não é surpreendente, uma vez que uma variedade de conceitos técnicos novos e parcialmente imaturos estão além do alcance do cliente. Muitas perguntas sobre custo, quilometragem, disponibilidade de infra-estrutura de recarga e, especialmente, sobre a vida útil da bateria ainda precisam ser satisfatoriamente respondidas. Neste contexto, o fator importante de "consumidor" é muitas vezes ignorado. Mas os fatores que influenciam a compra de carros não são apenas fatos objetivos, mas também intuição humana.

Olhe para a mídia e fica claro que novas soluções são necessárias mais do que nunca. Reduzir as emissões de dióxido de carbono é uma das questões mais urgentes do mundo atualmente, e o aquecimento global e seus impactos climáticos estão aumentando.

Os carros elétricos são a chave para resolver esses problemas? Há dois aspectos importantes a serem considerados. Em primeiro lugar, o acionamento elétrico puro tem melhor eficiência geral. Mas a eletricidade é um veículo, não uma fonte de energia. Se a eletricidade é gerada principalmente a partir de combustíveis fósseis, ela não tem muita vantagem sobre os motores a gasolina e diesel na balança de dióxido de carbono. Nesta perspectiva, a transição energética é agora também importante para o transporte. Além disso, um número crescente de emissões de dióxido de carbono é considerado não apenas quando os veículos são conduzidos, mas também quando materiais, produtos semi-acabados, produtos e componentes são produzidos. O objetivo é considerar o ciclo de vida geral do veículo desde a origem do material até o fim do uso. No futuro, este fato deve ser cada vez mais levado em consideração ao selecionar materiais e processos dentro da estrutura do projeto do veículo.

Impacto na indústria de fundição

Quantos carros serão movidos a eletricidade no futuro é um debate inútil que durará anos. A verdade é que, não importa o que o futuro reserva, a diversidade de produtos já está mudando. Afinal, a mixagem e o downsizing estão tendo um impacto nas peças que são consideradas peças clássicas, tornando-as pioneiras em carros elétricos (figura 1). Todas as partes do motor e do sistema de transmissão são afetadas. Esses componentes incluem, por exemplo, cabeçotes de cilindro, cárteres e virabrequins. Essas peças inicialmente se tornam menores e carregam cargas maiores. Mas no caso da energia elétrica pura, eles foram eventualmente eliminados por completo. Esse é um desafio não apenas para considerações de carga, mas também para materiais e processos de produção.

Todas as outras partes do carro estão sob pressão para serem estruturalmente leves. Ambos os carros híbridos e elétricos devem ser mais leves para compensar o peso adicional de suas baterias e estender seu alcance. Embora todos os detalhes técnicos precisem de atenção, o custo não pode ser ignorado. Carros sensíveis a preços, em particular, são uma importante fonte de emissões de dióxido de carbono devido às suas grandes vendas.

Novo potencial de fundição

Além das peças que não são mais necessárias para carros elétricos, existem novas aplicações. Para estes novos componentes, o processo de fundição fornece a possibilidade de espessura de parede extremamente fina. A Figura 2 mostra o casquilho da bateria de parede fina e o suporte que regulam a temperatura da bateria através do canal de arrefecimento.

Além disso, o motor em si tem mais potencial para integrar as outras funções da fundição com o canal de refrigeração. A Figura 3 mostra um exemplo de uma estrutura de roda moldada que pode ser integrada a uma transmissão de engrenagem planetária e motor em uma competição de design de estudantes organizada pela ETH Zürich e pela George Fisher.

Solução de estrutura leve de fundição

Para os carros elétricos em particular, a construção leve é ​​imprescindível. Isto pode ser conseguido de várias formas: a escolha da estrutura e do material, bem como as técnicas de processamento, podem ter um impacto decisivo no peso do produto. E o processo de fundição oferece muitas possibilidades para tornar os produtos mais leves. Ele permite um alto grau de liberdade de design para colocar os materiais certos nos lugares certos e ajuda a integrar várias funções em um único produto. Utilizando materiais de moldagem de alta resistência, tais como SiboDur ou AluSiDur, é possível tornar a seção transversal de suporte de carga menor e, portanto, mais leve. A biônica permite que o caminho de carga mais adequado seja identificado a partir de um dado espaço estrutural e implementado em fundições de forma mais econômica. "A forma segue a função" - a arte de remover materiais onde eles não são necessários.

Articulações de direção, que foram ajustadas para se ajustarem ao perfil, também permanecem em carros elétricos. A Tabela 1 mostra como os diferentes designs são comparados. A comparação confirma que, se continuarmos a explorar todo o potencial da biônica e da integração e estender os limites do sistema, os componentes feitos de ferro fundido de alta resistência contendo grafite esferoidal não devem ser mais pesados ​​que os feitos de alumínio. Cada interface evitada não apenas reduz o peso, mas também economiza custos de processamento e montagem.

A fundição também dá aos carros elétricos uma estrutura leve. Especialmente para a área com alta carga e forma complexa, a fundição tem mais vantagens. A Figura 4 mostra um exemplo de uma carcaça de amortecedor de absorção de choque feita de fundição de alumínio. A combinação da área da parede fina e da posição do osso na área de transferência de carga pesada permite a utilização efetiva de materiais. A construção leve é ​​conseguida através da integração na fundição através da conexão do braço guia superior transversal para evitar duplicação do material.

Resumo e perspectiva

Os carros elétricos também estão mudando o mundo dos fornecedores de carros. Para as fundições, alguns componentes do carro desaparecem, mas novas oportunidades também surgem. Precisamos reconhecer esses novos desafios e implementar soluções de produtos com sucesso.

A Casting oferece uma ampla gama de soluções que oferecem métodos atraentes para aplicações de peças automotivas, mesmo em ambientes em constante mudança. Novos materiais, conceitos de design inovadores e processos de fabricação modernos continuarão a fornecer a base para estruturas leves competitivas e acessíveis no futuro. Em particular, o material fundido é facilmente recirculado e, assim, tem uma eficiência contínua de CO2.

A fim de fornecer soluções mais valiosas para os carros no futuro, é necessário pensar mais. Novos limites de produtos com propriedades aprimoradas de materiais combinados com espessura de parede mínima ajudarão a continuar a obter estruturas leves atraentes e econômicas. Estruturas multi-materiais selecionadas de forma inteligente também podem abrir novas possibilidades e propor novas soluções baseadas no conceito de "melhor do mundo".

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