A Ford recentemente divulgou seu avanço na pesquisa e iniciativa para
utilização de fibra de carbono em seus automóveis. Já há segundo a matéria
replicada no final deste texto (detalhando mais o assunto), subprodutos dessa pesquisa
em utilização pela empresa. Mas quero brevemente discutir outro aspecto dessa
iniciativa.
Desde a primeira crise do petróleo em 1973 o mundo começou a acordar para uso mais eficiente do nobre recurso finito que é o petróleo. Os até então espetaculares e beberrões motores de 8 cilindros começaram a ser substituídos por soluções mais econômicas. A cada novo choque do petróleo (vários ocorreram) ou entre as crises alguma inovação surgia. Por exemplo nesta fase o sistema de injeção eletrônica tomou o lugar dos antigos carburadores e distribuidores.
Turbo compressores antes usados apenas para extrair potências monstruosas dos motores passaram a compor sistemas mais eficientes e até econômicos (ainda com potencial de entregar grande quantidade de potência e torque). Avançando mais rapidamente esta história chegamos atualmente na era dos veículos híbridos que quebraram um paradigma na concepção das unidades motrizes. Aliás, tive o prazer de discutir este assunto no “videocast” do site Vida Moderna bastante. Fica o convite para assistirem os vídeos neste link.
Chegando ao tema deste texto, usar fibra de carbono é uma outra quebra de paradigma. Diria que existe uma analogia com o que acontece com os notebooks e smartphones. A tecnologia de baterias evolui mais lentamente do que a volúpia por miliampéres consumidos pelas dúzias de aplicativos usados diariamente nestes dispositivos. Assim, visando oferecer mais autonomia a busca pela eficiência (usar melhor a carga existente) tornou-se a tônica entre os pesquisadores e fabricantes. Sistemas que diminuem a velocidade quando pouco usados, hibernam quando sem uso, aplicativos ociosos fechados, etc. Tudo para ganhar preciosos minutos para seu usuário extraídos não apenas de uma bateria melhor e sim do uso mais inteligente do recurso existente.
A tão falada fibra de carbono - fina, leve e resistente
Mas no mercado automobilístico algo similar acontece. São motores de 3 cilindros (conhecido fenômeno do downsizing), válvulas mais inteligentes, controle sofisticado do fluxo de combustível e da própria combustão... Mas há certos limites. Infelizmente uma das intransponíveis leis da termodinâmica explica indubitavelmente que não será superada a barreira da eficiência de 30% nos motores de combustão interna a gasolina (um pouco melhor para os motores a diesel). Assim toda inventividade dos engenheiros deve ser para direções menos óbvias, fora do ponto focal motor propriamente dito para obter economia de combustível.
Diminuir o peso é relativamente óbvio. Afinal uma economia de 100 Kg (equivalente a uma pessoa a mais no carro e porta-malas carregado) é suficiente para aumentar o consumo em 10% a 20%. O que dizer de reduzir o peso de um carro pela metade, carros que pesam entre 1000 e 2000 Kg!!!
A fibra de carbono existe há bastante tempo, mas por conta de seu custo elevado vinha sendo usada apenas em aplicações muito especiais. Aviões, carros de competição (como a Fórmula 1) e carros de passeio de alto desempenho já têm partes feitas em fibra de carbono. É um material que tem praticamente o dobro da resistência do aço comum com quase a metade do peso. Por isso tem os resultados são tão dramáticos.
Vejo como mérito da iniciativa da Ford a busca de uma solução que tenha um compromisso técnico e financeiro. Ele vem desenvolvendo por meio de suas parcerias com empresas especializadas materiais compostos de fibra de carbono, aço, aço boro, alumínio, que levem às economias de peso (e energia) próximas do nível de carros supostamente feitos puramente com fibra de carbono. E como tudo na indústria, achando uma boa solução de custo-benefício o fator escala de produção se incumbirá de trazer para o patamar da popularização esta nova forma de construir carros, com benefícios para todos!! Eu quero que um de meus próximos carros pese apenas 700 kg e renda 20 Km/l na cidade. Chegaremos lá? Porque não??!!
FORD ACELERA PESQUISA PARA O USO DE FIBRA
DE CARBONO NOS AUTOMÓVEIS
A Ford anunciou uma nova parceria com a
DowAksa e o Departamento de Energia dos Estados Unidos para pesquisar a
produção e uso em larga escala de fibra de carbono nos automóveis. O objetivo é
desenvolver componentes de fibra de carbono de baixo custo para tornar os
veículos mais leves e aumentar a economia de combustível, sem perda de
desempenho. O conceito Ford GT com carroceria de fibra de carbono e o Mustang
Shelby GT350R com rodas desse material, apresentados no Salão de Detroit, são
exemplos dessa aplicação.
As duas empresas farão parte do
recém-criado Instituto para a Inovação da Manufatura de Compostos Avançados,
criado pelo governo dos EUA e integrado à Rede Nacional para a Inovação da
Manufatura, apoiada pelo Departamento de Energia dos EUA.
"A colaboração com a DowAksa e a
participação nessa organização aumentam significativamente o alcance do nosso
trabalho", diz Ken Washington, vice-presidente de Pesquisa e Engenharia
Avançada da Ford. "Nós temos uma verdadeira aliança de pessoas altamente
talentosas trabalhando para levar os materiais automotivos a um novo nível."
O objetivo do instituto e da parceria da
Ford com a DowAksa – uma joint-venture 50/50 entre a Dow Chemical Company e a
Aksa Akrilik Kimya Sanayii – é superar o alto custo e a disponibilidade
limitada de fibra de carbono, desenvolvendo um processo viável de fabricação em
alto volume. A Ford e a Dow Chemical começaram a trabalhar juntas em 2012 para
desenvolver compostos de fibra de carbono de baixo custo e alto volume.
"Este projeto tem como base o acordo
atual de desenvolvimento da Ford com a Dow Chemical e acelera o nosso
cronograma para a introdução de compostos de fibra de carbono em aplicações de
alto volume", diz Jim deVries, gerente global de Pesquisa de Materiais e
Manufatura da Ford.
A experiência da Ford em design,
engenharia e manufatura de alto volume complementa a força da DowAksa na
produção de compostos de carbono para a criação de peças muito mais leves que
os componentes de aço, sem perda de resistência.
"A tecnologia e experiência da
DowAksa vai ajudar efetivamente na superação de barreiras para o uso de
compostos de fibra de carbono em aplicações automotivas de alto volume",
diz Douglas Parks, membro do Conselho da DowAksa e um dos participantes da
fundação do Instituto para a Inovação na Manufatura de Compostos Avançados.
"O novo instituto oferece uma plataforma de colaboração para acelerar o
nosso progresso."
Sustentabilidade
Por oferecer alta resistência com peso
extremamente baixo, os compostos de fibra de carbono têm sido usados há décadas
em aviões e carros de corrida. As propriedades de resistência do material podem
ser adaptadas a um determinado componente para torná-lo mais rígido ou flexível
conforme a necessidade.
"Nosso objetivo é desenvolver um
material capaz de reduzir significativamente o peso do veículo e aumentar a
economia de combustível para os clientes", diz Patrick Blanchard,
supervisor de Materiais da Ford. "A flexibilidade da tecnologia permite
desenvolver materiais para todos os subsistemas dos veículos, em toda a linha
de produtos, com uma redução de peso de mais de 50% comparado ao aço."
A criação de veículos mais leves é uma
parte importante do plano “Blueprint for Sustainability” da Ford para a redução
do consumo de combustível e das emissões. O New Fiesta com a aplicação de aço
boro na carroceria e a nova F-150 com liga de alumínio de nível militar são
exemplos dessa filosofia.
Ford F-150 já com a presença de novos e eficientes materiais
O conceito Fusion Lightweight, criado pela
Ford usando materiais como alumínio, aço de alta resistência, magnésio,
compostos e fibra de carbono em quase todos os sistemas, permite que o sedã
grande tenha o mesmo peso de um compacto Fiesta – uma redução de cerca de 25%.
O aprendizado obtido com esse conceito pode levar as tecnologias de baixo peso
a uma escala muito maior. A Ford e a DowAksa estão trabalhando também para
reduzir o consumo de energia e o custo das matérias-primas na produção de
componentes de fibra de carbono, além de desenvolver processos de reciclagem.
