Nos automóveis modernos, o plástico representa cerca de 15-20% do peso do automóvel, embora possa representar até 50% do volume [1]. A aplicação de plásticos na indústria automóvel tem continuado a aumentar ao longo dos anos, impulsionada pelo impulso dos fabricantes de automóveis no sentido da redução do peso.
Tornar os veículos mais leves ajuda a melhorar a economia de combustível. Com a mudança para os veículos movidos a novas energias (NEV), a redução do peso é fundamental para acabar com a ansiedade da autonomia. Prevê-se que, até 2030, o peso dos veículos represente 30%. Os veículos modernos utilizam plásticos para os componentes estruturais externos e internos. Consequentemente, a classificação dos materiais para automóveis baseia-se na sua utilização da seguinte forma;
- Materiais plásticos para automóveis para peças exteriores: Podem desempenhar papéis estéticos e funcionais. Devido à sua localização, têm de ser resistentes às intempéries (por exemplo, resistentes aos raios UV), ter uma elevada resistência ao impacto e ter uma aparência desejada. Exemplos de componentes externos feitos de plástico são grelhas, para-choques, spoilers e puxadores de portas.
- Plásticos para peças interiores: Os plásticos utilizados nos interiores dos veículos podem também desempenhar papéis decorativos ou funcionais. Espera-se que tenham baixo teor de compostos orgânicos voláteis, o que é crucial para a qualidade do ar interior [2]. Outras propriedades importantes dos materiais plásticos para automóveis para peças interiores incluem o conforto e a resistência aos riscos. Os exemplos incluem painéis de portas, painéis de instrumentos, consolas centrais e saídas de ar.
- Materiais plásticos para peças estruturais de automóveis: São também designados por plásticos subjacentes. A sua principal propriedade é a elevada resistência química, ao calor e ao desgaste, uma vez que funcionam num ambiente extremo. Os colectores de admissão de ar e as coberturas do motor são exemplos de peças de plástico para a parte inferior do capô.

Considerações sobre o design e o material das peças exteriores de automóveis
A conceção de peças exteriores para automóveis utilizando materiais de moldagem por injeção para automóveis tem de encontrar um equilíbrio entre a eficiência operacional, a estética e a viabilidade a longo prazo. Os projectistas devem considerar a normalização, a serialização e a comunalização para melhorar a qualidade e reduzir os custos.
- Normalização: A utilização de peças normalizadas e prontas a utilizar ou a observância de dimensões normalizadas da indústria reduz o tempo de conceção e melhora a compatibilidade.
- Serialização: A utilização da mesma conceção de base para produzir tamanhos ou capacidades diferentes melhora as economias de escala.
- Comunalização: A utilização de peças idênticas, como os mesmos puxadores de porta, em diferentes modelos de automóveis reduz a complexidade e promove uma manutenção mais fácil.
Os princípios de engenharia de racionalidade, avanço, facilidade de manutenção, fiabilidade, economia e capacidade de fabrico também devem ser tidos em consideração para garantir que a peça é rentável, durável e funcional.
| Princípios de engenharia | Impacto na indústria transformadora |
|---|---|
| Racionalidade | A conceção deve ser lógica e objetiva para se enquadrar perfeitamente na aplicação ambiental. |
| Avanço | A incorporação de novos materiais para automóveis, como os compósitos resistentes às intempéries, garante que a peça esteja preparada para o futuro. |
| Fiabilidade | Os componentes externos devem ser robustos e duradouros para resistir às agressões ambientais durante todo o seu ciclo de vida. |
| Facilidade de manutenção | As peças automóveis devem ser concebidas para serem facilmente limpas ou inspeccionadas. Por exemplo, a utilização de designs modulares pode reduzir os custos de manutenção futuros. |
| Economia | A escolha dos materiais para automóveis deve equilibrar o desempenho e a relação custo-eficácia. |
| Capacidade de fabrico | A conceção das peças deve ter em consideração o processo de produção. Por exemplo, as formas podem ser simplificadas com base na fluidez do material para facilitar a moldagem por injeção. |
Porque é que o plástico é utilizado no fabrico de peças automóveis
Vários factores-chave têm impacto na utilização crescente de materiais plásticos para peças estruturais de automóveis. A redução do peso continua a ser um dos principais factores. A redução do peso impulsionou a economia de combustível dos automóveis. Quanto mais leve for o automóvel, menor será a quantidade de energia necessária para o deslocar. Outros factores que favorecem a utilização de plásticos para peças automóveis incluem:
- Preocupações de segurança: Os novos materiais para automóveis são concebidos para absorver e redistribuir melhor a energia durante um impacto. Os materiais mais macios dos para-choques, por exemplo, reduzem os riscos de ferimentos em colisões de baixo impacto em comparação com os para-choques rígidos.
- Supressão do ruído e das vibrações: Os plásticos absorvem as vibrações, o que ajuda a suprimir o ruído. Com os plásticos, os fabricantes de automóveis podem eliminar o peso extra que advém da utilização de materiais de amortecimento de som para obter o mesmo efeito. Isto torna a condução mais silenciosa e mais confortável.
- Estética e flexibilidade de conceção: Os plásticos podem ser moldados em formas complexas utilizando técnicas de moldagem de precisão. Consequentemente, os fabricantes de automóveis têm a flexibilidade de criar designs complexos e esteticamente agradáveis, eliminando a necessidade de processamento secundário dispendioso.
- Proteção contra as intempéries: Muitos dos novos materiais para automóveis são concebidos para melhorar propriedades como a resistência à corrosão, produtos químicos, danos causados pelos raios UV, ferrugem e temperaturas extremas. Estas propriedades melhoradas aumentam a sua durabilidade em aplicações do mundo real.
- Impacto ambiental e sustentabilidade: A indústria automóvel está a mudar o seu foco para a sustentabilidade. Os plásticos reciclados estão a ser cada vez mais incorporados nas peças dos veículos porque são facilmente reciclados. Além disso, o processo de fabrico do plástico é normalmente menos exigente em termos energéticos do que a produção de metal.
Requisitos de material para peças exteriores comuns de automóveis
A combinação de regulamentos de segurança, exposição ambiental severa, eficiência de fabrico e requisitos estéticos afecta a escolha do material utilizado para as peças externas dos automóveis. Por exemplo, as peças exteriores de automóveis estão expostas a factores ambientais como os raios UV, temperaturas extremas e exposição a produtos químicos.
Para além dos factores ambientais, os componentes externos estão também expostos a factores mecânicos como a abrasão e o impacto. Por conseguinte, têm de ser fabricadas com materiais para automóveis que mantenham a sua forma durante o ciclo de vida do veículo e que resistam à carga estrutural.
| Peças externas para automóveis | Materiais plásticos preferidos para automóveis | Propriedades principais |
|---|---|---|
| Para-choques, guarnições, forros | Polipropileno (PP) | Leve, resistente a produtos químicos, robusto |
| Faróis, grelhas, spoilers | Policarbonato (PC) | Resistência aos raios UV, elevada resistência ao impacto, transparente |
| Coberturas de para-choques, vedantes | Poliolefina termoplástica (TPO) ou Elastómero termoplástico (TPE) ou Vulcanizado termoplástico (TPV) | Flexível, amortecedor de impacto, elástico |
| Espelhos retrovisores, grelhas | Acrilonitrilo butadieno-estireno (ABS) ou ABS + PC | Alta resistência, acabamento brilhante, rígido |
| Protecções contra salpicos, revestimentos dos guarda-lamas | Polietileno (PE) | Altamente durável, resistente à humidade |
Requisitos de material para para-choques
Os para-choques dos automóveis modernos são estruturas complexas que incorporam componentes electrónicos como câmaras e sensores. Além disso, espera-se que cumpram os requisitos regulamentares de segurança. Consequentemente, espera-se que os materiais para para-choques de automóveis equilibrem a absorção do impacto, a durabilidade, a resistência estrutural e a relação custo-eficácia.
O material primário normalmente utilizado para a moldagem por injeção dos revestimentos exteriores dos para-choques é o polipropileno. É preferido por ser leve, flexível e resistente ao impacto e aos produtos químicos. Para melhorar a sua rigidez e resistência ao impacto, é frequentemente modificado com cargas ou borracha, por exemplo, Olefinas Termoplásticas (TPO).
Os para-choques dos veículos premium ou topo de gama são normalmente fabricados a partir de uma mistura de PC+ABS. Este material híbrido oferece uma estabilidade de cabeça, dureza e qualidade de superfície superiores em comparação com o PP puro. O tratamento de superfície recomendado varia consoante o material utilizado para fabricar o para-choques.
| Tratamento de superfície do material do para-choques para automóveis | PP | PC+ABS |
|---|---|---|
| Limpeza | Requer uma limpeza profunda para remover a cera ou a gordura, seguida de uma lixagem suave | Lixagem ligeira com lixa de grão 400-600 para criar uma chave mecânica |
| Ativação | A superfície é oxidada através da passagem de uma chama de gás sobre ela. Isto aumenta a energia da superfície. | Normalmente não é necessário. No entanto, a superfície é, por vezes, aquecida a 60 °C durante 60 minutos para garantir a estabilidade. |
| Promotor de adesão | Deve ser aplicado um primário químico especializado específico para PP para criar uma interface aderente. | Utiliza-se epóxi ou um primário plástico flexível para criar uma base consistente |
Materiais plásticos para automóveis para luzes de veículos
Os materiais de moldagem por injeção para iluminação automóvel devem possuir uma combinação de grande estabilidade térmica, elevada transparência ótica, resistência às intempéries e resistência ao impacto. A iluminação automóvel moderna é feita principalmente de termoplásticos especializados para flexibilidade de design e leveza.
Os requisitos para as várias peças de iluminação automóvel são diferentes. Por exemplo, espera-se que as lentes tenham uma elevada transmissão de luz, estabilidade UV, bem como resistência ao impacto e a produtos químicos. O material para faróis e faróis de nevoeiro deve suportar uma carga térmica elevada (100 °C a 190 °C). As luzes traseiras, por outro lado, requerem materiais plásticos para automóveis com elevada moldabilidade para formas complexas.
| Componente de iluminação | Material automóvel recomendado | Propriedades desejáveis |
|---|---|---|
| Lentes dos faróis e das luzes de nevoeiro | Policarbonato (PC) | Elevada resistência ao calor (superior a 130 °C) e excelente resistência ao impacto. |
| Lentes das luzes traseiras | Acrílico (PMMA) | Melhor resistência aos raios UV e aos riscos. |
| Habitação | PP modificado, por exemplo, nylon reforçado com minerais (PA6/66) | Leve, com elevada resistência estrutural e química, económico |
| Reflectores | Massa de moldagem a granel | Estabilidade dimensional elevada a temperaturas extremas (mais de 150 °C) |
O tratamento de superfícies é uma parte crucial da iluminação automóvel. O tratamento pode melhorar o desempenho ou o tempo de vida útil do componente de plástico. Seguem-se os tratamentos comuns para diferentes componentes de iluminação automóvel.
- Revestimento resistente aos raios UV: Este tratamento é obrigatório para os faróis de PC para evitar a degradação provocada pela exposição solar.
- Revestimento resistente a riscos: O revestimento duro é aplicado ao PC para aumentar a sua resistência aos riscos provocados pelos detritos da estrada e pela lavagem.
- Metalização a vácuo: Este tratamento é aplicado aos reflectores para os tornar reflectores.
- Revestimento hidrofóbico: O revestimento anti-embaciamento aumenta a visibilidade em condições de humidade, repelindo a água.
Requisitos de material automóvel para grelhas
As grelhas desempenham um papel estético e funcional. Por conseguinte, os materiais plásticos para automóveis destinados à produção de grelhas têm de equilibrar a durabilidade com o apelo estético. A razão é que estão constantemente expostos a condições ambientais adversas, detritos da estrada e calor do motor.
Outras qualidades que se espera que os materiais automóveis para grelhas tenham incluem estabilidade dimensional, bom acabamento da superfície, resistência aos raios UV e leveza. O material mais comum para grelhas é o ABS. É preferido pela sua elevada resistência ao impacto, rigidez e facilidade de moldagem de formas complexas.
O acrilonitrilo-estireno acrilato (ASA) é uma óptima alternativa ao ABS. As grelhas pretas e texturizadas são maioritariamente fabricadas com PP porque é económico e pode resistir a temperaturas até 130 °C. Os tratamentos de superfície mais populares incluem galvanoplastia, pintura, revestimento UV, texturização e tratamento de plasma. O tratamento de superfície exato dependerá do material e do que o fabricante pretende alcançar.
| Componente da grelha | Material | Tratamento de superfície |
|---|---|---|
| Malha ou armação | ABS ou ASA | Eletrodeposição ou pintura brilhante ou mate |
| Guarnição cromada | ABS | Cromagem |
Materiais automóveis para revestimentos de caixas de rodas
As protecções contra salpicos ou os revestimentos interiores dos guarda-lamas foram concebidos para proteger o motor, a carroçaria e as peças estruturais de detritos e humidade. Estão sujeitos a um stress ambiental severo e à abrasão constante dos detritos da estrada.
Espera-se que os materiais de moldagem por injeção para automóveis para revestimentos de caixas de rodas tenham uma elevada resistência ao impacto e à corrosão, estabilidade térmica, resistência química, durabilidade e contribuam para a redução do ruído.
| Materiais para revestimento de caixas de rodas para automóveis | Utilização ideal |
|---|---|
| Olefina termoplástica | Muito utilizado porque equilibra flexibilidade, durabilidade e resistência à fissuração em tempo frio. |
| Polietileno de alta densidade | Ideal para situações em que a resistência ao impacto deve ser equilibrada com a leveza e a relação custo-eficácia. |
| Monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM) | Utilizado em camiões e em climas extremos. Oferece uma flexibilidade superior, resistência aos raios UV e amortecimento de ruído. |
| Poliéster não tecido/Feltro | Utilizado em veículos de qualidade superior para obter uma excelente redução do ruído. |
O tratamento de superfície de materiais plásticos para automóveis para revestimentos de caixas de rodas é feito para prevenir, melhorar ou reparar.
- Revestimentos com estabilização UV: Para evitar fissuras, desbotamento e fragilidade resultantes da exposição prolongada ao sol.
- Revestimentos hidrofóbicos: Aplicado para rejuvenescer o plástico baço.
- Revestimentos adesivos: Utilizado sobretudo na parte de trás do feltro para garantir que adere corretamente à caixa da roda e evitar folgas.
Materiais automóveis para revestimentos de rodas
O revestimento da roda está constantemente exposto a detritos da estrada e a factores ambientais como o calor, o sal da estrada e os raios UV do sol. Por conseguinte, os materiais plásticos para automóveis para coberturas de rodas devem ser altamente duráveis e resistentes ao impacto e à corrosão.
O material normalmente utilizado é o ABS. É económico, leve e altamente resistente à corrosão. Os policarbonatos são os melhores para condições climatéricas adversas ou aplicações todo-o-terreno devido à sua superior resistência ao impacto.
| Tratamento do revestimento das rodas | Objetivo do tratamento de superfície |
|---|---|
| Cromagem | É um acabamento popular para ABS que proporciona um acabamento brilhante e de qualidade superior. |
| Revestimento transparente | Tratamento de resistência aos raios UV que evita o amarelecimento e o desvanecimento resultantes da exposição prolongada à luz solar. |
Materiais plásticos para automóveis para grelhas de radiadores
As grelhas do radiador têm a dupla função de proteger o radiador e permitir a entrada de ar para arrefecer o motor. O ABS e a fibra de carbono são os dois materiais recomendados para as grelhas do radiador. São leves e resistentes às agressões ambientais.
As grelhas de radiador em ABS são normalmente submetidas a cromagem para melhorar a sua estética e proporcionar um acabamento de alto brilho. O revestimento com inibidor de UV é outro tratamento comum para evitar fissuras, amarelecimento e degradação devido à exposição aos raios UV.
| Material automóvel | Durabilidade | Resistência à corrosão | Peso | Melhor caso de utilização |
|---|---|---|---|---|
| ABS | Moderado | Elevado | Baixa | Veículos modernos e económicos |
| Fibra de carbono | Elevado | Elevado | Ultra-leve | Veículos de topo ou de desempenho |
Recomendação de material e polimento para placas de matrícula
A conceção das matrículas tem de cumprir normas legais e de engenharia rigorosas, incluindo a conformidade com as câmaras de trânsito automáticas. Isto inclui a garantia de visibilidade nocturna, legibilidade e durabilidade. Deve cumprir os coeficientes normalizados de retrorreflexão (ASTM E-810) para visibilidade pelos faróis [3].
O policarbonato, que é 250 vezes mais resistente do que o vidro, é o material plástico automóvel recomendado para ambientes agressivos. O acrílico é frequentemente utilizado para placas personalizadas ou de exposição, devido ao seu elevado brilho e à excelente vibração das cores. No entanto, é menos durável do que o policarbonato. Os tratamentos de superfície comuns para os materiais para automóveis PC para placas de matrícula incluem:
- Revestimento protetor transparente: Um acabamento transparente e resistente às intempéries que evita o amarelecimento ou o desvanecimento.
- Folhas para estampagem a quente: Utilizado para colorir caracteres em relevo para uma melhor legibilidade.
- Revestimento estável aos raios UV: Evita o amarelecimento devido à exposição aos raios UV.
Peitoris de porta Recomendação de material automóvel e tratamento
São componentes horizontais críticos sob o caixilho de uma porta. Além disso, apoiam a integridade estrutural e impedem a infiltração de água e ar. Também se destinam a suportar o tráfego pedonal intenso. Por conseguinte, o material ideal deverá ser resistente à humidade e à podridão.
O material compósito constituído por fibras de madeira e plástico é à prova de apodrecimento e excelente para áreas com elevada humidade. O revestimento em pó é um tratamento comum frequentemente utilizado para criar um acabamento de cor personalizada que resiste ao desvanecimento e aos riscos. Também podem ser efectuadas texturas ou ranhuras para melhorar a segurança.
Molduras laterais Recomendação e tratamento de materiais para automóveis
Como qualquer outra peça externa, o material para as molduras laterais da carroçaria deve resistir aos elementos, aos produtos químicos e ao impacto, e deve ter uma boa compatibilidade de aderência. O ABS é a escolha mais comum. No entanto, o poliuretano (PU), o TPO e o PP são amplamente utilizados para zonas de alto impacto, obtendo um excelente acabamento preto mate e uma boa relação custo-eficácia, respetivamente.
Dependendo do material, o tratamento pode incluir cromagem, pintura estável aos raios UV e revestimento transparente. Por exemplo, o ABS é normalmente cromado para proporcionar um aspeto luxuoso de alto brilho.
| Tipo de veículo | Material recomendado para as molduras laterais | Tratamento recomendado |
|---|---|---|
| Sedan de luxo | ABS | Tripla cromagem |
| Automóveis económicos | ABS ou PP | Pintado para combinar com a cor da carroçaria |
| SUV ou todo-o-terreno | PU/TPO | Preto mate texturado |
| Automóveis desportivos ou personalizados | Fibra de carbono ou ABS | Revestimento transparente ou pintado |
Requisitos de materiais para componentes comuns do interior de automóveis
O conforto e a segurança são normalmente as principais preocupações na escolha de materiais interiores para peças estruturais de automóveis. Por exemplo, o material deve estar em conformidade com as emissões de compostos pouco voláteis (FMVSS 302) e ser retardador de chama [4]. Também precisam de ter um bom acabamento superficial para melhorar o conforto da cabina.
Os materiais de moldagem por injeção para automóveis habitualmente utilizados para peças interiores incluem PP, ABS, mistura de PC+ABS, TPE, cloreto de polivinilo e PU. Cada um destes materiais tem os seus pontos fortes e fracos que afectam a sua utilização.
Painéis de instrumentos Recomendação de materiais e tratamento
Os painéis de instrumentos devem ter uma elevada integridade estrutural, cumprir as normas de segurança e ser esteticamente apelativos. Os painéis de instrumentos modernos dos veículos de luxo apresentam frequentemente uma construção suave ao toque. Nas variantes económicas, trata-se normalmente de uma estrutura rígida moldada por injeção.
Espera-se que o material correto tenha boa estabilidade térmica, resistência mecânica para suportar componentes pesados como airbags, absorção de impacto e seja esteticamente agradável. O material plástico automóvel normalmente utilizado para painéis rígidos é o PP+Talco/EPDM. É económico e oferece uma excelente rigidez. Outras opções de materiais incluem PC/ABS para uma maior resistência e polipropileno reforçado com fibra de vidro longa para uma integridade estrutural rígida.
As superfícies de toque suave são normalmente obtidas utilizando um dos seguintes materiais de revestimento: PVC, TPO ou PU. O tratamento por plasma é normalmente utilizado para tornar o plástico pintável ou colável. Normalmente, é aplicada uma camada transparente de proteção UV para evitar a degradação e o desvanecimento dos raios UV nas camadas superiores. Os painéis de instrumentos fabricados em PP podem necessitar de um revestimento anti-estático para reduzir a atração de poeiras.
Materiais para automóveis para painéis de portas e revestimentos de pilares
O substrato ou núcleo do painel da porta pode ser feito de PP reforçado devido às suas propriedades favoráveis, incluindo baixo custo, baixa densidade e elevada moldabilidade. O ABS e os compósitos de fibras naturais (NFC) também podem ser utilizados para reduzir o peso. Os plásticos à base de favo de mel são um novo material automóvel que está a ganhar atenção devido à sua elevada relação rigidez/peso e melhores propriedades acústicas.
Os frisos dos pilares são, na sua maioria, fabricados com materiais de moldagem por injeção para automóveis, ABS, PC+ABS e PP. As estruturas de absorção de energia por trás dos frisos são normalmente fabricadas com espuma de poliuretano.
Os revestimentos de toque suave são o tratamento mais comum aplicado aos plásticos mais duros para os tornar suaves e melhorar a perceção do luxo do interior. As incrustações decorativas são utilizadas nas guarnições dos pilares para lhes dar um aspeto de alumínio escovado ou de fibra de carbono.
| Componentes interiores | Material de núcleo recomendado | Tratamento de superfície |
|---|---|---|
| Painel da porta | Compósito de fibra natural+PP | Pintura de toque suave, revestimento em pele ou tecido |
| Guarnições dos pilares | ABS ou PC+ABS | Granulação no molde, revestimento UV, revestimento em vinil brilhante ou mate |
Recomendação de material e tratamento para os puxadores interiores
Os puxadores internos devem equilibrar a funcionalidade, a durabilidade e a estética. São normalmente fabricados com materiais que podem suportar uma utilização diária de elevada frequência sem perder a sua qualidade de acabamento e integridade estrutural. ABS, PC+ABS, PP reforçado com fibra de vidro, PMMA e TPO são os materiais comuns utilizados no fabrico de puxadores interiores. O tratamento inclui:
- Galvanoplastia: Dá um acabamento metálico e refletor altamente resistente ao desgaste
- Pintura: Os materiais ABS ou PC+ABS são pintados para obter uma textura específica.
- Revestimento: Cobrindo o invólucro rígido com um revestimento especializado, flexível e emborrachado para um toque de alta qualidade.
- Tratamento de superfície por plasma: Aplicado para melhorar a aderência da superfície para impressão ou pintura.
Materiais automóveis para volantes e tratamento
Os automóveis modernos têm volantes complexos que equilibram a estética, a segurança, a durabilidade e a ergonomia. Os requisitos materiais para os volantes são rigorosos. Idealmente, o volante apresenta um esqueleto metálico forte e leve, rodeado por um estofo de plástico macio e acabado com um revestimento duradouro.
O material de moldagem por injeção para automóveis de sub-superfície é a espuma de poliuretano. Oferece um toque duradouro e é facilmente personalizada para uma textura, densidade e cor específicas. O revestimento no molde é o principal tratamento dado à espuma de PU para produzir uma superfície mate uniforme. Também elimina a necessidade de pintura.
Material e tratamento recomendados para o apoio de braço da consola central
Esta peça automóvel preenche a lacuna entre a estética interior, o conforto e a ergonomia. Suportam o contacto físico a longo prazo. Por conseguinte, uma propriedade importante que o material correto deve ter é a durabilidade e a resistência ao desgaste. Devem também ser resistentes ao óleo e às manchas.
O material automóvel recomendado para a base estrutural é o plástico ABS. O estofo pode ser feito de polipropileno expandido ou de espuma viscoelástica para melhorar a distribuição da pressão. O revestimento exterior é feito de couro PU ou de couro de microfibra. Para um aspeto e toque suaves e de qualidade superior.
É importante aplicar acabamentos resistentes aos raios UV se for utilizado couro sintético para evitar fissuras ou desbotamento. Os revestimentos nanocerâmicos são frequentemente aplicados ao couro para criar uma camada hidrofóbica e resistente a nódoas. Isto preserva a suavidade e permite que os líquidos saiam.
Requisitos de materiais para peças funcionais comuns do sector automóvel
Trata-se de componentes mecânicos e electrónicos essenciais que permitem que o veículo funcione em segurança. As principais peças funcionais e não cosméticas fabricadas com materiais plásticos para automóveis incluem colectores de admissão de ar, porta-luvas e tampas de motor.
Material e tratamento recomendados para os colectores de admissão de ar
Os colectores de admissão de ar são componentes vitais do motor que distribuem o ar ou as misturas ar-combustível aos cilindros. Devido às elevadas temperaturas de funcionamento, até 150 °C, o material automóvel adequado deve ter uma excelente estabilidade térmica e uma elevada resistência mecânica.
Os automóveis modernos utilizam plásticos reforçados com fibra de vidro, como a poliamida 66. Tem a vantagem de ter uma baixa condutividade térmica, ser leve, poder ser moldado em formas complexas de corredores para otimizar o fluxo de ar e ter uma excelente resistência à corrosão.
O tratamento dos colectores de admissão de ar inclui o polimento das corrediças até obter um acabamento liso (grão 400-1000) para aumentar a velocidade do fluxo de ar. Os colectores húmidos mantêm uma ligeira textura (grão 400 a 600) para evitar a formação de poças de combustível nas paredes. O exterior é revestido para aumentar a durabilidade e proporcionar resistência ao calor.
Requisitos de material automóvel para porta-luvas
As caixas de luvas proporcionam espaços de segurança para materiais sensíveis. A principal consideração ao selecionar o material para os porta-luvas é a baixa permeabilidade aos gases e a resistência química. O acabamento da superfície deve ser tal que corresponda à cor e textura do tablier.
O material plástico para automóveis normalmente utilizado na produção de porta-luvas é o PP+EPDM. A escolha é normalmente influenciada pelo baixo custo, baixa densidade e elevada moldabilidade. As peças móveis, como dobradiças, pinos de articulação e fechos, são normalmente fabricadas com POM. A escolha deve-se ao facto de este material ter uma excelente resistência ao desgaste e à fluência.
A texturização no molde é frequentemente utilizada para criar texturas de grão no produto. Outro tratamento popular é a pintura de toque suave do painel exterior da porta para reduzir o brilho. A pintura também pode ser utilizada para atingir requisitos estéticos específicos. O tratamento com plasma pode ser aplicado à energia da superfície para permitir uma aderência adequada das tintas.
Materiais automóveis recomendados para coberturas de motor
São designadas por coberturas superiores, coberturas de proteção ou coberturas de beleza do motor. Têm objectivos estéticos e funcionais. O ambiente sob o capô é extremo e requer um material que possa funcionar em tais ambientes sem deformação. O material deve estar em conformidade com os regulamentos de segurança relativos à inflamabilidade (por exemplo, SAE J369).
O PA66 reforçado com fibra de vidro é o principal material automóvel utilizado devido à sua excelente resistência ao calor e elevada estabilidade dimensional. Os modelos de veículos económicos ou de mercado de massas podem utilizar PP para uma melhor relação custo-eficácia. O PU é frequentemente utilizado na parte de trás da cobertura termoplástica rígida para isolamento acústico e térmico.
O objetivo do tratamento de superfície é melhorar o aspeto estético do compartimento do motor ou proteger o material dos factores ambientais. Podem ser aplicados produtos de tratamento sem silicone à base de água para proteger ou restaurar o acabamento “como novo” em superfícies de plástico ou para evitar o desbotamento.
Diferenças materiais entre os ICE e os NEV
A leveza é um conceito importante nos veículos de energia nova (NEV). Por exemplo, os pesados motores de combustão interna (ICE) de ferro fundido foram substituídos nos veículos eléctricos a bateria por grandes baterias de iões de lítio e motores eléctricos.
Para aumentar o alcance que os conjuntos de baterias podem cobrir com um único carregamento, os NEVs utilizam materiais muito leves, como fibra de carbono, compósitos e alumínio, para reduzir o peso dos veículos. As principais diferenças de materiais entre os motores de combustão interna (ICEs) e os NEVs incluem:
- Tração: Os ICE utilizam blocos de motor em aço ou ferro. Em contrapartida, os VE utilizam motores eléctricos e cablagem de cobre pesado. Os VE têm grupos motopropulsores mais compactos devido ao menor número de peças móveis.
- Material estrutural: Para compensar o peso das baterias, os veículos eléctricos utilizam normalmente compósitos, alumínio ou ligas de magnésio para os componentes estruturais.
- Gestão térmica: Os ICE utilizam radiadores para a gestão térmica. Os veículos eléctricos utilizam frequentemente peças moldadas em plástico especializadas para construir sistemas de arrefecimento a ar da bateria.
Novos materiais e tendências de desenvolvimento na indústria automóvel
Estão a surgir novos materiais para automóveis que irão impulsionar a próxima geração de NEVs ou tornar as suas operações mais eficientes. Por exemplo, os investigadores estão a trabalhar na utilização de diferentes ligas de armazenamento de hidrogénio, como o TiFe e o LaNi, para armazenar e libertar combustível de hidrogénio para impulsionar os NEV. Estão em desenvolvimento vários materiais plásticos inovadores para automóveis que ditarão as tendências futuras da indústria automóvel.
- Plásticos condutores: Foi descoberto através de um erro experimental na década de 1970. Estudos posteriores mostraram que a adição de iodo durante a polimerização do acetileno criou um poliacetileno que é 30 milhões de vezes mais condutor. Este novo material tem sido utilizado na criação de díodos emissores de luz e tem sido muito útil em sensores. Será útil para sensores em carros autónomos.
- Novos polímeros para aplicação industrial: O PHT é um novo tipo de plástico que foi desenvolvido acidentalmente por Jeannette Garcia. O polímero plástico é mais duro que o osso, mas pesa quase o mesmo volume que o plástico comum. É 100% reciclável. No futuro, poderá ser utilizado para tornar os veículos eléctricos mais leves, de modo a melhorar a eficiência energética.
- Politetrafluoroetileno: O químico Roy Plunkett descobriu este material em 1938. Os cientistas continuam a trabalhar no desenvolvimento de um revestimento antiaderente de politetrafluoroetileno que possa oferecer propriedades de resistência à temperatura e à corrosão. A sua aplicação como vedantes para automóveis irá provavelmente melhorar no futuro.
A combinação do desejo de melhorar a eficiência energética através da redução do peso e de tornar a indústria automóvel mais amiga do ambiente inspirou a investigação de novos materiais. É provável que as peças metálicas não funcionais continuem a dar lugar a plásticos artificiais.
Referências
[1] Ortego, A., Russo, S., Iglesias-Émbil, M., Valero, A., & Magdalena, R. (2023). Avaliação exergética de peças de plástico para automóveis. Veículos, 5(3), 1211-1226. https://doi.org/10.3390/vehicles5030067
[2] Agência de Proteção Ambiental dos EUA. (2024, 14 de março). O que são compostos orgânicos voláteis (COV)? Agência de Proteção Ambiental dos EUA. https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/what-are-volatile-organic-compounds-vocs
[3] ASTM International. (2020). E0810-20: Guia normalizado para análise e comparação de tintas forenses. ASTM International. https://www.astm.org/e0810-20.html
[4] Laboratório Aeroblaze. (n.d.). Inflamabilidade dos materiais interiores - FMVSS 302. Laboratório Aeroblaze. https://www.aeroblazelab.com/tests/flammability-interior-materials-fmvss-302









