Compósitos ajudam a compensar o peso da bateria para caminhões elétricos de lixo

O Instituto Fraunhofer para Tecnologia de Materiais e Vigas IWS Dresden, juntamente com cinco outros institutos de pesquisa e empresas da Alemanha Central juntaram forças recentemente para o projeto UTILITAS ("Estruturas ultraleves para veículos comerciais em operações de serviços municipais"), que visa a sustentabilidade e custos soluções eficazes para apoiar os municípios a cumprirem suas metas de proteção do clima com os recursos disponíveis localmente. Juntas, as empresas planejam construir melhores recipientes de coleta feitos de metais leves e plásticos compostos reforçados com fibra. Essas soluções substituirão as pesadas superestruturas de aço dos caminhões de lixo clássicos por uma alternativa que será um terço mais leve.

“Essa nova geração de veículos elétricos seria então capaz de transportar tantos resíduos por carga quanto um pequeno caminhão de resíduos clássico”, enfatiza Annett Klotzbach, que dirige o grupo de Tecnologia de Compósitos de Fibra e União na Fraunhofer IWS Dresden.

No entanto, o objetivo geral do projeto significa mais do que apenas construir melhor recusar veículos. “É por isso que a aliança está desenvolvendo não apenas o contêiner, mas também as tecnologias práticas de produção relacionadas”, explica Klotzbach. “O ponto importante aqui é garantir que os novos contêineres também possam ser construídos de forma lucrativa em pequenas séries e serem reparados rapidamente em oficinas locais.” Os parceiros do projeto estão contando com construções de contêineres feitas de estruturas de alumínio e painéis termoplásticos reforçados com fibra de vidro, e também estão testando vários métodos de união.

Uma das novas tecnologias de junção desenvolvidas no Fraunhofer IWS, o “HeatPressCool-integrative” (HPCi) também está sendo empregado. Um laser primeiro torna os componentes de alumínio mais ásperos, criando ranhuras no metal que são mais finas do que um pino e têm apenas cerca de 200 micrômetros de profundidade. Em seguida, a ferramenta pressiona o componente de plástico contra a haste de alumínio e aquece brevemente o metal. Durante este processo, o termoplástico derrete na superfície do alumínio, flui para as ranhuras moldadas a laser e é ancorado ali durante o resfriamento. Após alguns segundos, o alumínio e o plástico composto estão permanentemente e firmemente ligados.

No curso da cooperação para o desenvolvimento, os engenheiros da IWS também visam determinar a durabilidade de longo prazo do recipiente leve unido em comparação com as soluções de parafuso ou adesivo. De acordo com Fraunhofer IWS, o contêiner terá que suportar cargas elevadas no uso diário, por exemplo, quando os mecânicos de veículos comprimem os resíduos coletados. Em experimentos anteriores, os recipientes unidos por HPCi provaram ser particularmente duráveis ​​e muito mais fáceis de consertar do que as construções coladas. As medições mostraram que as juntas HPCi podem suportar forças de tração equivalentes à pressão de um braço hidráulico de até 25 megapascais.

Os especialistas da IWS estão convencidos de que o novo processo de junção não é adequado apenas para construções de contêineres de resíduos, mas também para construções leves em aeronaves, ferrovias, instalações industriais ou navios. Os clientes industriais também pretendem usar o HPCi na produção de máquinas de lavar louça e outros eletrodomésticos. Enquanto isso, a fim de apoiar a ampla aplicação prática da nova tecnologia de união do projeto, os pesquisadores de Dresden dizem que desenvolveram pistolas de união HPCi compactas que não são muito maiores do que uma furadeira manual padrão. Eles podem ser montados modularmente em robôs, por exemplo, para iniciar rapidamente uma pequena corrida de produção leve. Como essa nova ferramenta é tão promissora, os cientistas Fraunhofer também pretendem criar uma empresa em breve que produzirá em série as armas de união HPCi.

Com o estado de desenvolvimento atual, acrescenta a empresa, os primeiros caminhões elétricos de lixo com novos contêineres leves em breve moldarão o cenário urbano de muitas grandes cidades. “Os protótipos de contêineres devem estar prontos no início de 2021”, anuncia Klotzbach. “Esperamos que os primeiros veículos de coleta de lixo estejam na estrada dentro de dois anos.” Os promotores visam as empresas municipais como os principais clientes.

Seis parceiros estão envolvidos no projeto UTILITAS:Fraunhofer IWS Dresden, a cadeira de Projeto Estrutural Leve e Processamento de Plásticos na Universidade de Tecnologia de Chemnitz (Chemnitz), Marko Pfaff &Co. Spezialfahrzeugbau GmbH (Bad Lausick), Sistemas automotivos Scheil GmbH &Co. KG, o PROFIL Verbindungstechnik GmbH &Co. KG (Friedrichsdorf) e o EBF Dresden GmbH (Dresden).