O processo de união é uma das tecnologias de fabricação mais importantes na indústria automobilística. Comprovação disso é a nova Ford F-150, que revolucionou o setor como a primeira picape em série fabricada com uma carroceria inteiramente em alumínio. O grande volume de alumínio utilizado foi possível graças ao desenvolvimento e aprimoramento de técnicas de união com o metal.
Nos últimos 40 anos o uso do alumínio em aplicações automotivas aumentou sem sinais de desaceleração. “O alumínio está sendo escolhido em detrimento de materiais concorrentes nos veículos mais inovadores disponíveis hoje. O Ford F-150 e Tesla Model S são apenas dois exemplos. Fabricantes líderes como a Cadillac, BMW, Chevrolet e Audi também têm diminuído peso ao usar ligas avançadas de alumínio em veículos que, em breve, chegarão às concessionárias”, sinaliza Doug Richman, presidente do comitê técnico do grupo de transporte de alumínio da Aluminum Association.
As demandas deste rápido crescimento exigem viabilidade técnica, articulações confiáveis e seguras, aliadas a uma excelente relação de custo-eficiência. “Uma grande variação de processos de união está disponível e a chave para os engenheiros de design e fabricação não familiarizados com a melhor forma de trabalhar com alumínio é a educação”, diz Richman.
Ciente desta necessidade do setor, a Aluminum Association, em parceria com a European Aluminum e o Aluminum Extruders Council, lançou o Automotive Aluminum Joining Manual 2015, guia que aborda exclusivamente as técnicas de processos de união. Alinhada a esta tendência, a Revista Alumínio apresentará, a partir desta edição, uma série de reportagens sobre as principais novidades e processos. Começando por um tema que até há pouco tempo era tabu: união entre alumínio e outros materiais, como o aço.
O manual aponta que “independentemente do material, processos de união são fundamentais em todas as aplicações automotivas, pois influenciam na durabilidade do veículo, na performance NVH (Noise, Vibration and Harshness), e no gerenciamento da energia de manipulação e colisão”. E os fornecedores do alumínio já observaram esta tendência no setor automotivo, como afirma Fernando Wongtschowski, gerente de marketing da Novelis: “as empresas cada vez mais apresentam soluções híbridas e bi-metal, o que torna o processo de união muito importante para a concepção de um novo projeto”.
Alumínio-Aço
Como é o caso da Honda, que surpreendeu, em 2013, ao apresentar uma tecnologia que permitia a aplicação de alumínio em painéis exteriores das portas do Acura RLX, que eram comumente feitos em aço. Para isso, foi necessária a criação simultânea de diversas tecnologias, como “3D Lock Seam”, em que os materiais são nivelados de modo a prevenir a corrosão galvânica e deformação térmica causadas pelas diferentes taxas de expansão dos metais. O resultado foi economia de combustível e desempenho dinâmico do veículo mediante a redução do peso do painel de porta, que se tornou cerca de 17% mais leve em comparação com o painel totalmente em aço.
Com a aplicação das novas tecnologias, a Honda elimina a spot welding, soldagem em que as superfícies metálicas em contato são unidas a partir da resistência à corrente elétrica. No caso, alumínio e aço são colocados em camadas e prensados juntos no processo – as fendas que surgem da união são preenchidas com um agente adesivo. E mais: com a perda de peso nas portas, o veículo ganha em estabilidade.
“A Honda está tomando uma postura muito pioneira nesse sentido”, analisa Francisco Satkunas, conselheiro da SAE Brasil, que prevê uma virada no mercado com o impulso da Ford e a tradição das marcas de alto luxo, que abriram as portas para o alumínio e hoje estão aptas para receber o material em maiores proporções em seus modelos.
Já a BMW prepara um novo modelo da Série 7, feito em fibra de carbono, aço e composições de alumínio que funcionarão por meio de um processo regular de pintura – o que é novo e exclusivo no mercado automotivo. “A união de materiais é realidade em todos os projetos. Para os engenheiros, no geral, o próprio material será escolhido depois que o conceito for feito. Assim, não há um único material que seja ‘reservado’ para um componente específico, mas sim uma nova ‘concorrência’ entre os diferentes materiais a cada novo modelo”, explica Vladimir Mello, gerente de comunicação corporativa da BMW.
Outro destaque é o elétrico BMW i3, que tem uma estrutura conhecida como LifeDrive. Ela é constituída por duas unidades funcionais separadas: módulo superior Life, uma célula de passageiros de alta resistência e extremamente leve, feita de plástico reforçado com fibras de carbono; e módulo inferior Drive, feito de alumínio, que abriga o conjunto do powertrain e os componentes estruturais. “Graças a essa concepção, foi possível produzir um automóvel leve, de 1.315 kg, com baixíssimo centro de gravidade, distribuição de peso perfeita, de 50 por 50, e ícone de sustentabilidade e inovação”, diz.
Barreiras
O desafio dessa união é enfrentado diariamente no mercado automotivo, como acontece com a siderúrgica austríaca Voestalpine, que utiliza o processo de transferência de metal a frio para fundir ligas de aço com alumínio. “Você precisa atingir todos os parâmetros corretamente para conseguir as propriedades certas”, disse o porta-voz da Voestalpine, Peter Felsbach, em entrevista recente ao Wall Street Journal.
Atualmente, a empresa busca formas de baratear o processo em cerca de 35%, já que utiliza uma técnica mais cara que o rebite tradicional. Caso alcance seu objetivo, poderá fazer a inovação acessível para automóveis de alto padrão. Wongtschowski adiciona uma solução: “A principal dificuldade é o processo de corrosão galvânica. Esse é um ponto importante a ser considerado. Mas é possível evitar esse processo com revestimentos específicos e selantes que protegem o metal”, afirma.
O interesse pelo investimento em novos processos de união cresceu após a inovação da Ford, já que modelos mais leves economizam mais em combustível. “Um design leve resulta em menores emissões, melhor dinâmica de condução, menos ruído e mais conforto. Reduzir o peso é essencial para o equilíbrio global e para mais conforto. E, por isso, o alumínio é fundamental em nossos projetos”, define Mello, da BMW.
“Com a união entre alumínio e aço, teremos uma peça que não sofre corrosão, é leve e tem custo competitivo. É uma vertente para clientes que ainda não focam só no alumínio. A fibra de carbono também será uma opção de combinação, mas ainda é muito cara e poderá se tornar parte do mercado apenas no futuro”, avalia Satkunas.
A aceitação total do alumínio no setor automotivo é uma questão de tempo e a ideia de que se trata de um metal complexo para trabalhar não passa de mito. “Práticas de design e fabricação de alumínio são semelhantes aos processos utilizados em outros metais, mas exigem revisões para explicar suas propriedades específicas. Uma vez que todos ganhem experiência ao projetar e fabricar com sucesso produtos de alumínio, acharão tão fácil de trabalhar como outros materiais”, aponta Richman, da Aluminum Association.
Engenheiros e montadoras percebem os benefícios que a união de materiais pode trazer. “Devido à combinação de aço, alumínio e plástico, é possível equacionar o uso de materiais inovadores e mais leves. Acreditamos que todos têm sua importância”, afirma Mello, da BMW.
O mesmo serve para os players do alumínio, que notam os benefícios do trabalho conjunto com outros metais e polímeros, contribuindo assim para a presença cada vez mais estratégica do alumínio na indústria automotiva. Afinal de contas, a união faz a força.
