Agent Concept Representations in MASs

A aplicação dos materiais compósitos em geral na indústria automóvel tem vindo a generalizar-se nos últimos anos, devido às suas vantagens, tal como se pode observar pelo exemplo da Figura 2.83, que ilustra o domínio de aplicações que atualmente se estende por todas as marcas e modelos de automóveis existentes no mercado.

Figura 2.83 Componentes de automóveis fabricados em materiais compósitos [81].

Na Figura 2.84 pode-se observar a evolução do consumo de materiais compósitos reforçados com fibras de carbono, no fabrico de automóveis desportivos e super desportivos.

Figura 2.84 Evolução do consumo de CFRP desde 1996 no fabrico de automóveis desportivos e de superdesportivos [41].

A utilização de compósitos em geral na indústria automóvel indiana tem vindo a aumentar significativamente nos últimos anos, de acordo com o gráfico da Figura 2.85.

Figura 2.85 Aplicação de materiais compósitos na indústria automóvel Indiana [41].

Na Figura 2.86 pode-se observar uma plataforma de chão de um automóvel e um painel interior de uma porta, fabricados em CFRP por moldação por injecção, com um ciclo de 2,5 minutos e uma cura de 5 minutos.

A Figura 2.87 apresenta a estrutura de um tablier fabricado em compósito de matriz termoplástica (PP), com reforço de fibra de vidro longas.

Figura 2.87 Estrutura de um tablier do modelo C-Max da Ford® fabricado em material compósito (LFT) [74].

Os bancos desportivos da frente do novo Opel Insignia OPC® desenvolvidos pela Opel e pela Recaro®

foram fabricados com duas poliamidas especiais (BASF Ultramid®) e uma espuma de PP expandido

(Neopolen®). A estrutura do encosto foi fabricada em plástico reforçado com fibras de vidro em substituição do aço (Figura 2.88).

Figura 2.88 Compósitos GFRP utilizados no fabrico da estrutura dos bancos da frente do novo Opel® Insignia OPC desenvolvidos pela Opel® e pela Recaro® [82].

Os materiais compósitos podem apresentar-se sob a forma de uma estrutura sandwich. Este tipo de estrutura permite obter estruturas de elevada resistência e rigidez, pelo que é muito utilizada em automóveis de competição, nomeadamente na fórmula 1, e em automóveis de série superdesportivos. A utilização deste tipo de estruturas em CFRP pode trazer uma redução de peso dos componentes até 75-80% em comparação com o aço, 30-40% comparado com o alumínio e 50% comparado com GFRP de fibras curtas.

Atualmente, vários modelos de automóveis desportivos usam compósitos de CFRP para redução de peso. O McLaren® F1 foi o primeiro automóvel de produção em série com estrutura monocoque

integral e painéis exteriores em CFRP, resultando num peso total de 1140 kg. O modelo de 2011, MP4-12C tem uma estrutura monocoque integralmente fabricada em CFRP (Figura 2.89).

Figura 2.89 Estrutura monocoque integral em CFRP do super-desportivo Mclaren® MP4-12C [83].

O chassis do Porsche® Carrera® GT, ilustrado na Figura 2.90 (a), é composto principalmente de materiais compósitos, que ajudam a melhorar a segurança e o desempenho dinâmico e a diminuir o peso do veículo, sendo de apenas 1380 kg.

(a) (b)

Figura 2.90 Porsche® Carrera® GT e a respetiva estrutura em CFRP.

A sua estrutura do tipo monocoque, apresentada na Figura 2.90 (b), é fabricada em compósito do tipo

sandwich, com peles em CFRP/epoxido e núcleo em ninho de abelha. O fabrico da estrutura é feito

por moldação manual e saco de vácuo e cura em autoclave. Em comparação com um chassis similar fabricado em aço, este chassis é cerca de duas vezes mais resistente e cinco vezes mais leve. A estrutura traseira que suporta o motor e a caixa de velocidades, é parte integrante do chassis, pesa apenas 45 kg. [84].

A BMW® desenvolveu um automóvel elétrico citadino que utiliza uma estrutura híbrida de CFRP /alumínio. Este conceito permite uma redução significativa de peso, uma vez que grande parte da estrutura é em compósito, como se pode observar pela Figura 2.91.

Figura 2.91 Estrutura do modelo i3 da BMW®.

Os fabricantes de automóveis procuram aumentar a incorporação de termoplásticos, em substituição de outros materiais. Segundo [74], existem novas oportunidades para a utilização de compósitos LFT, de acordo com a Figura 2.92

Figura 2.92 Possíveis aplicações de materiais compósitos LFT em automóveis [74].

As fibras naturais são materiais que têm vindo a ser estudados e aplicados em componentes de automóveis, como por exemplo a cortiça, aplicada em painéis interiores de portas, volantes, manípulos de comando da caixa de velocidades.

Segundo [85], estes materiais apresentam um bom comportamento térmico, que permite vantagens em termos de conforto. Atualmente, as fibras naturais são usadas no interior de automóveis, como por exemplo em painéis de interiores para o isolamento térmico e acústico. Estes materiais isolantes são obtidos principalmente à base de fibras de algodão reciclado, a partir de matérias têxteis, com teores

de fibra relativamente alta (mais de 80% em peso). Outro campo de aplicação bem estabelecida é o uso de fibras de coco com látex natural para os assentos.

Os materiais de fibra de madeira, anteriormente utilizados nos painéis das portas, foram substituídos por materiais reforçados com fibras vegetais, permitindo uma redução de peso de cerca de 20% [76]. Para além da redução de peso, permitiram um aumento da resistência ao impacto, importante para a proteção dos passageiros em caso de acidente. Na Figura 2.93 pode ver-se a aplicação de fibras naturais em diferentes componentes de automóveis.

Figura 2.93 Aplicação de fibras de plantas no modelo E (W210) da Mercedes-Benz® [76].

Na Figura 2.94 (a) pode observar-se um painel interior de revestimento de porta de um automóvel em bio compósito de fibras curtas de cânhamo/polietileno fabricado por moldação por projeção.

Na Figura 2.94 (b) pode ver-se um painel interior da porta para do modelo Série 7 da BMW®, fabricado por moldação por compressão utilizando prepreg de fibras naturais e um copolímero acrílico BASF® [82].

(a) (b)

A Toyota® construiu um protótipo, designado por 1/X (Figura 2.95) que pesa apenas 420 kg, e no qual foram usados plásticos derivados de algas marinhas. Segundo [86], a utilização de bioplásticos é cada vez mais comum e tende a generalizar-se na indústria automóvel.

Figura 2.95 Protótipo 1/X da Toyota®, construído com aplicação de plásticos derivados de algas marinhas [86].

O bio-PET é outro material que incorpora matérias-primas derivadas da cana-de-açúcar. O material foi desenvolvido pela Toyota® e Toyota Tusho Corporation®, sendo aplicado em volantes, tapetes e outras aplicações interiores.

O Protótipo da Volkswagen®, modelo CCO, com motor de 300 cm3, é um bom exemplo da combinação de materiais leves, incluindo alumínio, magnésio, titânio e compósitos de matriz polimérica, pesa apenas 290 kg e apresenta um consumo de combustível de 1 l/100 km [33]. A partir deste projeto a VW® desenvolveu outros modelos como o XL1 (Figura 2.96).