Para-choques de espuma metálica tornam carros mais seguros

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/09/2026

Ao absorver progressivamente a energia do impacto entre o para-choque e o chassi, a longarina dianteira de espuma metálica transmite uma carga de impacto menos severa para o compartimento de passageiros.
[Imagem: Jie Sun]

Espumas metálicas

Até algumas décadas atrás, os para-choques dos automóveis eram de aço: A lataria do veículo até que ficava melhor protegida, mas a quase total ausência de absorção significava que quem pagava a conta eram os passageiros, o que levou à criação dos atuais para-choques de polipropileno e espumas do mesmo material.

Mas os metais tiveram tempo de evoluir, e agora eles podem voltar aos para-choques na forma de espumas metálicas, com a promessa de melhorar significativamente a segurança dos automóveis em colisões.

As espumas de matriz metálica, ou CMF (Composite Metal Foam) são espumas compostas por esferas ocas - feitas de metais ou ligas como o aço - embutidas em uma matriz metálica. O material resultante é leve e notavelmente resistente, absorvendo forças de compressão e impacto, com aplicações potenciais que vão desde asas de aeronaves e blindagem de veículos até coletes à prova de balas.

Utilizando modelos computacionais para realizar simulações detalhadas, pesquisadores constataram que a incorporação do compósito de espuma metálica nas barras dianteiras dos automóveis permitirá que elas absorvam muito mais energia durante impactos de alta velocidade.

"O CMF é mais leve que os metais convencionais sem sacrificar a resistência, e nosso trabalho aqui nos mostra que sua estrutura única permite que ele absorva melhor a energia durante impactos de alta velocidade," relata a professora Afsaneh Rabiei, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA. "Isso é importante, porque reduz a taxa de desaceleração de um veículo durante uma colisão - e uma desaceleração mais lenta melhora a segurança do motorista e dos passageiros."

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(A) Trilho frontal retangular antes da deformação, (B) trilho frontal octogonal duplo antes da deformação, (C) trilho frontal com núcleo CMF antes da deformação, (D) flambagem no trilho frontal retangular, (E) flambagem no trilho frontal octogonal duplo e (F) dobras esparsas e altamente localizadas formadas dentro do tubo externo do trilho frontal com núcleo CMF.
[Imagem: Aman Kaushik et al. - 10.3390/jcs10090474]

Tecnologias de para-choques

Durante uma colisão frontal de alta velocidade, o sistema de para-choques de um automóvel transfere a energia do impacto para as longarinas dianteiras, projetadas para absorver essa energia. Essas longarinas dianteiras devem deformar-se de forma a limitar a quantidade de energia transferida para os ocupantes do veículo e impedir que o veículo desacelere muito rapidamente, o que pode gerar ferimentos graves, incluindo traumatismo craniano.

Dois projetos comuns de longarinas dianteiras em veículos comerciais são a "seção transversal retangular" e a "seção transversal octogonal dupla". As longarinas de seção transversal retangular são retângulos longos e ocos de aço; as longarinas octogonais duplas consistem em dois octógonos longos e ocos de alumínio empilhados um sobre o outro.

O objetivo da equipe foi comparar o desempenho desses projetos de longarinas dianteiras com o de longarinas compostas por um tubo de alumínio com um núcleo de espuma metálica de aço. Para isso, eles fizeram todas as comparações usando para-choques de todos os projetos e materiais com o mesmo peso e comprimento.

As longarinas dianteiras de compósito metálico permitiram que o veículo suportasse velocidades de impacto muito maiores antes de atingir os limites críticos de segurança. Em comparação com as longarinas dianteiras convencionais, o veículo pode viajar cerca de 34% mais rápido antes de atingir o limite crítico de gravidade do impacto e cerca de 40% mais rápido antes de atingir o limite de lesão na cabeça. Em comparação com as longarinas dianteiras retangulares, esses limites aumentaram em cerca de 32% e 48%, respectivamente.

Em comparação com os trilhos octogonais duplos, os para-choques de compósito metálico reduziram a desaceleração máxima sofrida durante a colisão em cerca de 38%, a gravidade geral da colisão em cerca de 45% e o Critério de Lesão na Cabeça (HIC) - uma medida da probabilidade de lesão grave na cabeça - em cerca de 45%. Em comparação com os trilhos retangulares na mesma velocidade de impacto de 88 km/h, os para-choques de espuma metálica reduziram a desaceleração máxima em cerca de 84%, a gravidade da colisão em cerca de 94% e o HIC em cerca de 83%.

Desenhos de trilhos frontais de (A) octógono duplo, (B) retangular, (C) núcleo de espuma metálica tipo 1 e (D) núcleo de espuma metálica tipo 2.
[Imagem: Aman Kaushik et al. - 10.3390/jcs10090474]

Também para veículos elétricos

Combinando com a resistência ao calor e ao fogo já demonstrada pelas espumas metálicas, estes novos resultados também apontam para aplicações em veículos elétricos, incluindo estruturas projetadas para ajudar a proteger as baterias contra danos causados por colisões.

E a segurança aprimorada não exige sacrificar a economia de combustível: As longarinas de CMF tinham o mesmo comprimento e peso das longarinas dianteiras convencionais com as quais foram comparadas.

"Isso também significa que seria possível reduzir o comprimento das longarinas dianteiras, ainda assim melhorar a segurança e tornar os veículos mais eficientes em termos de consumo de combustível," disse Rabiei.

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