Indústria energizada – mobilidade elétrica como o ingresso para a neutralidade de CO2

Já não é mais possível conter seu avanço: cada vez mais veículos com acionamento elétrico são disponibilizados no mercado em todo o mundo, como um importante componente para atingir as metas climáticas de Paris, com as quais 195 países estão comprometidos. Unindo forças, a mobilidade deve atingir a neutralidade de emissões no máximo até 2050. Para isso, a indústria automotiva teve que enfrentar a maior reestruturação de sua história - buscando alternativas ao motor de combustão, como os acionamentos híbridos plug-in (PHEV) ou os acionamentos puramente elétricos a bateria (BEV).

O carro elétrico não é uma invenção do século 20, muito menos do século 21: a história do carro elétrico teve início já em algum momento entre 1832 e 1839. Na época, o inventor escocês Robert Anderson desenvolveu o primeiro veículo elétrico em Aberdeen. O Flocken Elektrowagen, que era uma espécie de carruagem de quatro rodas, foi construído em Coburg em 1888 e provavelmente entrará para a história como o primeiro veículo de passageiros movido a eletricidade do mundo. Nos primórdios dos veículos motorizados - depois dos veículos a vapor, mas ainda antes dos veículos com motores de combustão - os veículos elétricos eram tecnicamente superiores aos seus concorrentes em vários aspectos. Mesmo assim, com o rápido desenvolvimento do motor de combustão a partir de cerca de 1910, os carros elétricos praticamente desapareceram das ruas e ficaram esquecidos durante quase um século.

Foi só na década de 1990 que as pesquisas em novas tecnologias de baterias e acionamentos elétricos se intensificaram. Os motivos para isso eram claros: a crescente poluição do ar nas áreas metropolitanas, os problemas de abastecimento de petróleo, além da necessidade de conter as mudanças climáticas. E assim, em 1997, o Toyota Prius foi o primeiro modelo produzido em massa com acionamento híbrido e, portanto, um pioneiro de sucesso para novos desenvolvimentos.

Quando o fabricante americano Tesla entrou no mercado, a tendência realmente ganhou velocidade: durante os anos 2000, os fabricantes consagrados também foram atraídos pelos carros elétricos e começaram a reorganizar o mercado com pequenas séries, protótipos e até modelos amplamente disponíveis. A variedade cresceu e, com ela, a necessidade de criar processos de produção em larga escala, incluindo as ferramentas e os materiais necessários. Como observador de mercado atento às tendências e parceiro das principais indústrias, a CERATIZIT já foi capaz de fornecer soluções sofisticadas desde essa época.

E assim, graças ao intenso trabalho de desenvolvimento na indústria automotiva, a proporção de modelos puramente elétricos e híbridos aumentou significativamente. No caso dos modelos híbridos, houve um ligeiro aumento de 1%, enquanto 69% dos modelos no mercado mundial são BEVs movidos exclusivamente a eletricidade - e a tendência vem aumentando. No primeiro semestre de 2021, 2,65 milhões de BEVs e PHEVs novos foram vendidos em todo o mundo, aumentando a participação de mercado nas vendas totais de todos os veículos de passageiros de 3% para 6,3%. A propósito: na Europa, os carros elétricos já representam 14%. Para 2021, os especialistas esperam um volume de 6,4 milhões de BEV/PHEV em todo o mundo, o que aumentaria o total para cerca de 16,4 milhões de veículos de passageiros e veículos comerciais leves com acionamento elétrico. 

Ao mesmo tempo, a variedade de veículos com acionamento elétrico ou parcialmente elétrico também está aumentando. Atualmente existem cerca de 100 modelos em produção em massa, 265 veículos de passageiros foram produzidos entre 2018/2019 em séries médias e pequenas e lançados em alguns mercados ao redor do mundo. Além disso, existem também cerca de 80 modelos de veículos que foram especialmente otimizados para o tráfego na cidade e que atingem uma velocidade máxima de 60 km/h.

Um motor elétrico usa as forças de atração e repulsão dos campos magnéticos para se mover. Por isso, o motor de um carro elétrico, por exemplo, é composto por um estator, um suporte fixo e um rotor em rotação neste suporte. O campo magnético em ambas as partes é gerado por bobinas condutoras de corrente, sendo que a orientação dos campos magnéticos de repulsão e atração alternados muda com a direção da corrente. Como isso gera o movimento de um veículo? Ao inverter a polaridade das bobinas várias vezes durante uma rotação do rotor, o rotor é girado continuamente. Em um carro elétrico, este movimento de rotação é usado para acionar as rodas, gerando o movimento do veículo acionado eletricamente.

E enquanto uma caixa de câmbio às vezes extremamente complexa era necessária para a dosagem correta do torque nos veículos convencionais, ela deixa de ser necessária nos veículos de passageiros movidos a eletricidade. Isso porque os motores elétricos cobrem uma faixa de rotação muito mais ampla, tornando o torque máximo utilizável desde o início. Outro componente "ultrapassado" é a embreagem. Em vez disso, normalmente é instalada uma engrenagem de redução eficiente, que funciona com uma única marcha e uma transmissão fixa. Então não é mais possível dirigir em marcha à ré? Claro que sim, a diferença é que não é mais necessária uma marcha à ré separada.

• A recomendação específica para o cliente da classe de metal duro mais adequada garante a otimização da vida útil da ferramenta, aumento da produtividade e otimização do processo
• A CERATIZIT oferece a maior gama de classes de metal duro resistentes à corrosão no mercado para uma imensa gama de aplicações ao perfurar, estampar, dobrar e moldar
• Os materiais são certificados em conformidade com a IATF 16949 para processos seguros e confiáveis
• A pesquisa em grupos de trabalho com institutos científicos e parceiros da área da mobilidade elétrica permite acessar os últimos desenvolvimentos e tendências
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Mesmo que a proporção de componentes a serem usinados seja menor em veículos híbridos ou totalmente elétricos do que nos veículos de passageiros convencionais, isso não significa que os processos de usinagem restantes sejam automaticamente mais fáceis de lidar. A carcaça do motor elétrico, fabricada em ligas de alumínio de várias composições, é especialmente interessante para técnicos de usinagem. Os custos por unidade também são cada vez mais importantes nesta área e principalmente o furo do estator, como a peça de custo mais elevado, exige muito da ferramenta e da aresta de corte. Com diâmetros de furo a partir de 200 mm, a redução do peso das ferramentas desempenha um papel essencial para não levar ao limite a inclinação e o torque dos centros de usinagem usados. 

Soluções inovadoras também fazem a diferença na carcaça do motor elétrico: a fresa de faceamento MaxiMill SEC12 de PCD é a ferramenta ideal para a indústria automotiva na usinagem de componentes de alumínio ou metais não ferrosos, em cujo interior não deve haver cavacos. Graças à construção especial dos assentos da pastilha e topologia da pastilha de corte, suportada pela pressão do refrigerante, a sucção é criada em altas velocidades, removendo quase 100% dos cavacos da peça de trabalho.

Para garantir uma longa vida útil e um armazenamento seguro, as baterias de veículos elétricos e híbridos são geralmente alojadas em bandejas de bateria de paredes finas feitas de ligas de alumínio de alta resistência - pois, devido à escolha do material, "adicionam o mínimo peso" possível. Para manter o custo em um nível razoável, são importantes sistemas de ferramentas duráveis e inovadores que podem realizar, por exemplo, várias operações de usinagem de uma só vez, levando em consideração a variedade de furos e roscas. Também é essencial aumentar a velocidade para maior eficiência quando se trata de superfícies de assento longas para a tampa da bandeja da bateria - as ferramentas de fresamento testadas em HSC e HPC desafiam todos os limites de velocidade.

Quem disse que a corrida esportiva é sempre sinônimo de motores de combustão de grande volume e ruídos ensurdecedores para os melhores tempos de volta? A Formula Student, uma liga de corrida especial para estudantes e uma categoria para veículos de corrida movidos exclusivamente a eletricidade, prova que isso pode ser diferente. Uma equipe de muito sucesso é a GreenTeam, da Universidade de Stuttgart, que lançou seu veículo E0711-11 EVO para a temporada de 2021.

Uma análise mostrou que as tolerâncias exigidas não poderiam ser alcançadas com uma solução padrão. Portanto, a equipe desenvolveu uma solução feita sob medida: um acessório fabricado por manufatura aditiva com dois suportes para insertos e um amortecedor de vibração montado em um eixo U. "Com um diâmetro de componente de mais de 120 mm e a usinagem em uma máquina de 5 eixos com interface HSK63, não havia como evitar a redução da carga no fuso", explica Haudeck. O design leve e otimizado para FEM absorve perfeitamente as forças que ocorrem durante a usinagem, permitindo a usinagem em uma única operação de fixação. Se o esforço valeu a pena? Com certeza, pois a equipe venceu duas das quatro corridas na temporada passada e ficou uma vez em segundo lugar – entre outras coisas, graças ao apoio da CERATIZIT.

A sustentabilidade está firmemente ancorada no DNA da CERATIZIT. Por esta razão, estamos na vanguarda quando se trata de promover e estabelecer tecnologias de economia de recursos em longo prazo. Por isso, acreditamos que: qualquer pessoa que queira permanecer móvel e com a consciência limpa no futuro não pode fugir da mobilidade elétrica. O desenvolvimento é constante quando se trata da autonomia de veículos puramente elétricos ou da distribuição abrangente da infraestrutura de carregamento. Para poder fornecer o impulso necessário, nós da CERATIZIT pesquisamos e trabalhamos com parceiros de tecnologia e clientes em novos conceitos para um futuro móvel neutro em CO2. Isso significa encontrar caminhos novos e sustentáveis para soluções competitivas, desenvolvendo e implementando as tecnologias mais recentes, e promovendo tendências inovadoras de maneira eficiente. Isso também inclui serviços digitais como o ToolScope, a ferramenta de monitoramento eficaz da CERATIZIT para a segurança de processos na usinagem. Desta forma, podemos unir forças para atingir as metas climáticas definidas e, assim, preservar nosso planeta para as gerações futuras.