Usinagem na Indústria Automobilística
Uma entre seis pessoas no mundo possui um carro
Os veículos equipados com motor a gasolina surgiram pela primeira vez na Alemanha há cerca de 150 anos. Em 2013, o número de automóveis no mundo ultrapassou 1,1 bilhão de unidades, o que significa que em relação à população mundial de cerca de 7,2 bilhões, a proporção é de um carro para cada 6,2 pessoas. No ano fiscal de 2014, foram fabricados no mundo 89,75 milhões de automóveis e os números continuam a crescer nos grandes mercados da China e dos EUA.
Veículos motorizados produzidos por país em 2013 Fonte: Khassen Y., Wikipedia. Organisation Internationale des Constructeurs d’Automobiles (OICA). Material da Japan Automobile Manufacturers Association, Inc.
Problemas ambientais causados pela demanda intensa
A propagação global de automóveis alcançou níveis inimagináveis na época em que surgiram as primeiras unidades, causando um grande impacto ambiental. Na década de 1960, as normas de gases de escape foram estabelecidas pela primeira vez na Califórnia (EUA) e no Japão. A partir disso, várias tecnologias ambientais foram desenvolvidas pelos fabricantes de automóveis, empenhados em atender a estas normas. Atualmente, há um esforço contínuo para eliminar as substâncias nocivas dos gases de escape e, ao mesmo tempo, reduzir a emissão de dióxido de carbono, o principal gás do efeito estufa. Consequentemente, a implementação destas medidas têm controlado o consumo de combustível, beneficiando o consumidor.
Fonte: Conselho Internacional de Transporte Limpo.
O gráfico representa uma conversão simplificada do padrão de economia de combustível em cada país. Com as correções no cálculo simplificado, considerando as variações no modo de medição do consumo de combustível, abrandamento de medidas e diferenças por tipo de carro; o padrão de consumo de combustível da Europa será 21,1 km/l (valor de referência da estimativa do Ministério da Economia, Comércio e Indústria no ano base 2021), e dos Estados Unidos será 16,5 km/l (valor de referência da estimativa do Ministério da Economia, Comércio e Indústria no ano base 2020). O regulamento no Japão em 2010 (valor de referência, já que o modo de medição mudou a partir de 2015) foi incluído posteriormente pelo Ministério da Economia, Comércio e Indústria.
Evolução das tecnologias de eficiência de consumo.
Existem atualmente diversas tecnologias de eficiência de combustível para veículos a gasolina e a diesel. Um exemplo representativo é a incorporação de turbocompressor e injeção direta de combustível aos motores compactos, que produzem menos gases de escape do que os motores convencionais. Outros exemplos são o motor aspirado a gasolina com elevada taxa de compressão e os sistemas híbridos, que combinam motor de combustão e motor elétrico. No Japão, os consumidores de “kei cars”, uma categoria de minicarros típicos no país, têm uma forte demanda por preços reduzidos e baixos custos de manutenção. Por esta razão, todas as tecnologias disponíveis, inclusive as mais recentes, têm sido aplicadas ao desenvolvimento de tecnologias que aumentam a eficiência de combustível. Consequentemente, hoje os “kei cars” oferecem uma economia de combustível muito superior aos carros de passeio comuns, com alguns modelos que chegam a rodar mais de 30 km/l*.
O surgimento dos veículos elétricos
Os veículos elétricos que não consomem gasolina também entraram na disputa pelo mercado. Os veículos elétricos abrangem aqueles que exigem recarga, aqueles que estão equipados com células de combustível que geram eletricidade dentro do carro (usam hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade, liberando água como produto), e também aqueles que são equipados com um motor que funciona como um gerador adicional às células de combustível. Os motores para geração de energia elétrica também são chamados de extensores de alcance. Muitos deles, como os motores de pistão, motores rotativos e turbinas, estão em desenvolvimento ou já estão até disponíveis comercialmente. Embora estes motores sejam projetados exclusivamente para gerar eletricidade, são os sistemas mais práticos para difundir os veículos elétricos, pois utilizam as infraestruturas de combustível existentes. Alguns veículos equipados com extensor de alcance oferecem uma eficiência de combustível que chega a ultrapassar 60 km/l *.
Diferentes tecnologias que continuam a evoluir para a conservação ambiental
Diversificação de energia (independência do petróleo, preservação de recursos)
- Tecnologias de reciclagem
- Tecnologias de GNV
- Utilização de biocombustíveis (proporção de etanol)
- FCV - Fuel Cell Vehicle (Veículo de célula a combustível)
- HEV - Hybrid Electric Vehicle (Veículo híbrido elétrico)
Prevenção do aquecimento global
- Motores de deslocamento variável
- Motores com comando variável de válvulas Motor a diesel de baixo teor de enxofre
- Transmissões de alta eficiência
- Plástico biodegradável
Preservação ambiental
- Tecnologias de catalisadores
- Maior difusão de veículos de baixa emissão
- Redução do uso de compostos orgânicos (em antecipação às
- regulamentações e metas voluntárias)
Componentes do i-MiEV
(Diagrama de configuração do sistema)
- A bateria de acionamento e outros componentes do sistema de veículo elétrico são instalados sob o assoalho.
- O espaço no interior do carro e no porta-malas é igual ao similar com motor de combustão.
- A área do passageiro é isolada dos fios de alta tensão para garantir a segurança.
- O centro de gravidade mais baixo proporciona maior estabilidade ao veículo.
- Motor elétrico compacto de alta eficiência, instalado na parte traseira (tração traseira assim como o similar com motor de combustão).
- Bateria de acionamento de grande capacidade que oferece autonomia suficiente para as necessidades diárias de um “kei car”.
COLUNA Tecnologia PHEV
Mecanismo do sistema híbrido plug-in
Veículos elétricos que geram a própria energia e otimizam o modo de alimentação de acordo com a situação de condução.
O sistema do veículo elétrico híbrido plug-in (PHEV - Plug-in Hybrid Electric Vehicle) foi desenvolvido de forma independente pela Mitsubishi Motors como um tipo derivado do veículo elétrico. Ao dirigir em baixas a médias velocidades, por exemplo em áreas urbanas, é acionado o “Modo de Condução EV”, que utiliza apenas a eletricidade da bateria. Quando a bateria está com pouca carga ou é necessária uma aceleração forte, o sistema é automaticamente alternado para o “Modo Híbrido em Série “, no qual o motor de combustão atua como um gerador, fornecendo eletricidade para o motor elétrico e a bateria. Ao dirigir em altas velocidades, é acionado o “Modo Híbrido Paralelo”, no qual o motor de combustão, que é mais eficiente em altas rpm, transmite a tração diretamente para as rodas. Quando o sistema está neste modo, o motor elétrico funciona como um apoio. Além disso, ao desacelerar, o motor elétrico atua como um gerador de energia e recarrega as baterias de acionamento.
- Sistema de veículo elétrico híbrido plug-in
- Uma bateria de grande capacidade, instalada sob o centro do assoalho, garante autonomia suficiente.
- Sistema 4WD com dois motores elétricos, sendo um dianteiro e outro traseiro.
- Um motor de combustão para geração de energia e tração está instalado na dianteira.
- A força de tração do motor de combustão e dos motores elétricos pode ser alternada através do transeixo frontal.
Tecnologias de redução do consumo de combustível e tecnologias de usinagem
Para o desenvolvimento das tecnologias de redução do consumo de combustível, é indispensável o avanço das tecnologias de produção. O mesmo se aplica à usinagem de metais.
O turbocompressor, por exemplo, embora não seja uma tecnologia nova, a produção de turbos eficientes só foi possível devido ao desenvolvimento de ferramentas de corte mais eficientes, capazes de usinar com alta eficiência e por longos períodos os materiais resistentes às altas temperaturas dos gases de escape, que alimentam as turbinas. Da mesma forma, a evolução das ferramentas permitiu reduzir os custos de produção na usinagem de blocos de motor e cabeçotes, antes fabricados em ferro fundido, mas que atualmente tendem a ser fabricados em alumínio para reduzir seu peso.
A divisão de ferramentas de corte da Mitsubishi Materials tem trabalhado em estreita colaboração com as montadoras no Japão e no exterior, e tem se empenhado no desenvolvimento de tecnologias de usinagem ao longo dos seus 80 anos de história.
Até agora, foram apresentadas tecnologias que apóiam a redução do consumo de combustível dos automóveis, com foco principal no motor. Na realidade, a base das tecnologias de eficiência de combustível é extremamente ampla, abrangendo desde transmissões, sistemas de tração e carrocerias leves, que são combinados ao motor; e se estende até os itens como óleo do motor, pneus de baixa resistência e melhoria do próprio combustível. No entanto, a maioria dos componentes do motor, transmissões, sistemas de acionamento e carrocerias são feitos principalmente de metal.
Algum dia, os veículos poderão ser compostos exclusivamente de peças elétricas e de plástico, mas este dia ainda está num futuro distante. Até lá, as ferramentas de corte da Mitsubishi Materials continuarão contribuindo para o progresso da indústria automobilística através dos processos de usinagem.
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Autor: Blog da Usinagem
Data de Publica��o: 26/04/2021
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