Fabricação de peças leves, um favorito de peso

Um artigo da FIERF (Forging Industry Education and Research Foundation – Fundação Educacional e de Pesquisa da Indústria de Forjamento) escrito pela Profa. Dra. Mary Wells, da Universidade de Waterloo – Ontário, Canadá, neste tema sobre o forjamento de magnésio traz para o primeiro plano os conceitos sobre a produção de materiais leves.

O processo para se fabricar peças leves “Lighweighting” é referente a um termo que começou na indústria automobilística em resposta à demanda por aumento da eficiência energética. De maneira geral, o processo de produção de peças leves estimulou a pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais e novas formas de utilizar materiais conhecidos para reduzir o peso médio de carros e caminhões sem comprometer a segurança, o conforto e outros pontos considerados no projeto. Mas o conceito de redução de peso não é limitado a aplicações automobilísticas. A indústria aeroespacial tem lidado com iniciativas de redução de peso desde o seu início e, praticamente, qualquer aumento na relação de resistência do material por peso se torna um sério candidato a se considerar.

Uma maneira de se considerar o processo é a substituição de materiais. Um exemplo primário na indústria automotiva é a redução de peso ao substituir componentes de aço por peças mais leves de alumínio. O plástico tem sido utilizado para substituir vidros pesados em algumas janelas, assim como o metal em certos sistemas de para-choques. Utilizar esses materiais mais leves resulta em uma melhor relação de combustível por km rodado, melhora o manuseio do veículo e diminui a tensão no motor. Materiais compósitos de fibra de carbono também são utilizados em aplicações automobilísticas, mas o uso mais anunciado para esses materiais é nas asas do Boeing 787 Dreamliner.

Na Alemanha, companhias siderúrgicas e a Associação Alemã de Forjamento realizaram uma parceria para conduzir duas fases do programa denominado Iniciativa do Processo de Forjamento para Materiais Leves. A Fase I do programa lida com o estudo de um carro de passageiros de tamanho médio, no qual se descobriu que, através de um design e seleção prudente de materiais, 42 kg puderam ser eliminados do trem de força e componentes do chassi. Na Fase II, o veículo comercial foi estudado, e se descobriu que cerca de 99 kg puderam ser eliminados de maneira similar.

Já nos Estados Unidos, o NIST (National Institute of Standards and Technology – Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia) estabeleceu seu CAL (Center for Automotive Lightweighting – Centro para Processo de Fabricação de Peças Leves no Meio Automotivo). Sua missão é fornecer para a indústria automotiva dados e modelos de materiais necessários para a fabricação de componentes confiáveis de alumínio e de aços de alta resistência. Estes dados não são apenas para forjamento, mas para a aplicação geral de princípios subjacentes ao conceito de redução de peso.

Não é de se surpreender que o DOE  (Department of Energy – Departamento de Energia dos Estados Unidos) também investiu pesado (sem trocadilhos) no assunto, já que o aumento da eficiência energética é um de seus objetivos principais. Caso esteja se perguntando para onde esse processo está se encaminhando, tome como ponto de partida a citação abaixo, presente no website do Departamento de Energia:

“Materiais avançados são essenciais para impulsionar a economia de combustível de modernos veículos automotivos enquanto mantém a segurança e performance, uma vez que se gasta menos energia para acelerar um veículo leve do que um veículo pesado. Materiais leves oferecem grande potencial para aumentar a eficiência do veículo. Uma redução de 10% em peso pode resultar em uma economia de combustível em torno de 6 a 8%. Substituir componentes tradicionais de ferro fundido e aço por materiais leves como aços de alta resistência, ligas de magnésio, ligas de alumínio, compósitos de fibra de carbono e polímeros pode reduzir diretamente o peso do corpo do veículo e do chassi em até 50% e, então, reduzir o consumo de combustível. Se utilizados componentes leves e motores de alta eficiência capacitados por materiais avançados em um quarto da frota americana, poderiam ser economizados mais de 5 bilhões de galões de combustível anualmente até 2030”.