Mecânica

E se você puder usar um carro velho como base para construir um novo?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/05/2023

Com um sistema modular, de circuito fechado e de código aberto, é possível usar os componentes individuais ao longo de vários ciclos de vida dos veículos de diferentes marcas.
[Imagem: Edag]

Reciclável e reutilizável

A fabricação de automóveis, sejam a combustão ou elétricos, requer energia e recursos em larga escala. Assim, quanto mais o veículo rodar, menor será a demanda de energia, além de reduzir consideravelmente a extração de recursos naturais.

Com isto em vista, engenheiros alemães estão testando uma abordagem inovadora, que leva a reciclagem a um novo nível.

A ideia é pegar as partes do automóvel que menos se desgastam e, ao final da vida de um veículo, usar essas mesmas partes para construir um novo, dispensando a fabricação de uma peça nova. Ao mesmo tempo, essas peças podem ser substituídas facilmente em caso de desgaste, aumentando muito a vida útil do veículo.

A equipe partiu de um veículo elétrico comercial leve, com um peso total carregado de 3,5 toneladas, e então projetou componentes totalmente modulares. Os três módulos principais - frontal, caixa de bateria e traseira - são conectados uns aos outros por meio de interfaces fixas, o que significa que sua substituição pode ser realizada com muita facilidade.

"Com este sistema modular de circuito fechado, é possível substituir componentes individuais ou completos do veículo. Consequentemente, a maior parte dos componentes do veículo terá uma vida útil mais longa. Os custos de reparo são reduzidos e o veículo pode operar economicamente por mais tempo," explicou Patryk Nossol, do Instituto Fraunhofer de Máquinas-Ferramentas e Tecnologia de Conformação (IWU).

Plásticos reforçados com fibra de carbono

A equipe se concentrou também na seleção de materiais mais duráveis, sobretudo nas seções sujeitas a tensões mais altas, peças com funções de segurança e aquelas destinadas à reutilização repetida.

Os plásticos reforçados com fibra de carbono (CFRP) mostraram-se os mais adequados. "Reconhecidamente, esses materiais têm uma pegada de CO² comparativamente alta na produção. No entanto, quando usados corretamente, eles compensam isso com sua baixa massa e, não menos importante, sua extraordinária resistência à fadiga durante longos períodos de uso. Os CFRPs são a alternativa preferida quando esses conjuntos ocultos são usados em mais de um ciclo de vida, como estão sendo neste conceito," justificou Nossol.

O plástico reforçado com fibra de carbono é especialmente adequado para uso na área de soleiras devido à sua durabilidade e à possibilidade de construção de estruturas de segurança. "Nessas áreas, os absorvedores, que são feitos de tubos de CFRP, são dispostos em diferentes ângulos para proteger contra diferentes ângulos de impacto. Para melhor substituibilidade, dispomos os absorvedores em módulos e os instalamos em recipientes em forma de pote," disse Nossol.

A soleira composta por amortecedores em forma de tubos de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) e um elemento amortecedor com estrutura de poliuretano auxético fornecem proteção tanto para os passageiros quanto para a fonte de energia, ou seja, a bateria ou o tanque de hidrogênio.
[Imagem: Edag]

Reúso das peças de segurança

Baseados em estudos anteriores, a equipe também redesenhou as soleiras de modo a obter um novo tipo de estrutura que é capaz de resistir a impactos oblíquos. Este novo peitoril é baseado em um princípio específico de efeito de colisão: A inversão dos tubos CFRP de impacto, a maneira especial como esses tubos são posicionados dentro da soleira e a introdução de força por meio de materiais auxéticos.

"As estruturas auxéticas são incomuns porque se contraem transversalmente à direção da compressão," explica Nossol. "Os elementos individuais trabalham juntos em caso de colisão. A soleira absorve a carga e a transfere para uma estrutura auxética feita de poliuretano. Isso resulta em compressão ortogonal, ou seja, uma compressão transversal à direção da carga, o que significa que a força é introduzida gradualmente nos tubos de colisão e o veículo é desacelerado conforme desejado por meio de falha controlada do material compósito. O objetivo é criar o maior número possível de pequenas quebras de fibra, cada uma exigindo um alto nível de energia, o que acaba causando a desaceleração do veículo."

Por sua vez, os tubos de impacto que permanecerem intactos ao final da vida útil do veículo poderão ser reutilizados em veículos novos.

O conceito de automóveis recicláveis está sendo pensado inicialmente para veículos de frota. A pré-condição para sua viabilização é uma cadeia de valor circular que permita a inspeção e, se necessário, o recondicionamento de componentes individuais após o primeiro ciclo de vida. O objetivo final da equipe é ter uma plataforma de um veículo elétrico de circuito fechado totalmente desenvolvida. Para isso, o sistema será colocado à disposição da indústria em sistema de código aberto, o que deverá reduzir os custos e riscos de desenvolvimento e implementação.