Lâminas de Roda Revolucionárias em Termoplástico Reforçado com Fibra Impulsionam SUVs Totalmente Elétricos

Acabamento liso. NIO selecionou Maezio da Covestro para sua lâmina de roda baseada na estética e aerodinâmica da fibra de carbono unidirecional. Fonte | Covestro

Inserções de lâmina tipo raio para rodas automotivas, também conhecidas como wheelblades, tornaram-se uma ferramenta popular para engenheiros de design buscando impulsionar a estética e aerodinâmica da roda. Enquanto fibra de carbono é uma escolha popular de material para estas peças não estruturais, muitos designers buscam mostrar o material de formas diferentes além do visual tecido tradicional tipicamente usado para componentes externos e áreas de destaque. A Covestro (Leverkusen, Alemanha; Xangai, China) anunciou recentemente que seus compósitos termoplásticos reforçados com fibra contínua (CFRTP) Maezio estão sendo usados na produção de uma wheelblade composta usada nas rodas de alumínio para os SUVs totalmente elétricos ES6 e ES8 fabricados pela NIO (Xangai, China). O material dá a OEMs e designers uma nova alternativa ao visual tecido tradicional de fibra de carbono, oferecendo aparência única com óptica de fibra de carbono unidirecional e variedade de opções de acabamento.

"Designers estão procurando novos estilos para diferenciar suas aplicações", diz especialista em compósitos automotivos da Covestro, Florian Dorin.

"Compósitos Maezio são um material muito único porque eles meio que redefinem como a beleza é associada com fibra de carbono", adiciona Yanbing Wang, designer sênior CMF da NIO. "Eles estabeleceram uma nova direção estética com os fios unidirecionais de fibras que parecem dinâmicos e cheios de energia."

Introduzido em outubro de 2018, Maezio inclui fitas e chapas reforçadas unidirecional (UD) feitas de fibras de carbono impregnadas dentro de uma matriz de policarbonato (PC). Fitas UD Maezio podem ser laminadas em diferentes ângulos para formar chapas ajustadas para atender uma variedade de critérios de performance e mecânicos. Chapas resultantes são fortes, rígidas, leves e têm acabamento superficial unidirecional natural.

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Para a wheelblade da NIO, chapas Maezio são depositadas a partir de camadas de fita UD na espessura requerida. Bosses de parafuso são overmoldados e então soldados na peça. O sistema de matriz termoplástica do Maezio permite que seja facilmente unido a outros componentes funcionais durante o processamento. Neste caso particular, as inserções de wheelblade são unidas aos raios através de bosses de parafuso de policarbonato overmoldados. O uso da mesma resina garante adesão entre o boss de parafuso e a wheelblade.

A NIO selecionou Maezio para sua wheelblade primariamente baseado nas propriedades estéticas e aerodinâmicas do material — as lâminas são uma peça não estrutural projetada para reduzir resistência do ar ao redor das rodas para melhorar eficiência de combustível. No entanto, Dorin também enfatiza que havia vários fatores de performance que tinham que ser considerados. Wheelblades são submetidas a forças de torção e altas cargas térmicas criadas pela frenagem. Segundo Dorin, o policarbonato Makrolon da Covestro, que fornece a matriz para o Maezio, fornece boas propriedades de adesão diretas e é compatível com ampla gama de revestimentos e processos de decoração para projetar superfícies únicas enquanto ainda atende requisitos de performance.

A Covestro não pôde nomear seu fornecedor de revestimento, mas um sistema de revestimento foi desenvolvido para as wheelblades que não apenas retém a beleza das fibras unidirecionais mas também fornece a proteção requerida. O sistema de revestimento cumpre rigorosos requisitos de segurança e performance incluindo impacto, resistência química e climática. Adicionalmente, o policarbonato também exibe qualidades de alta estabilidade térmica, então a inserção de wheelblade pode sobreviver a temperaturas induzidas por frenagem de até 150°C. A peça em si passou por testes mecânicos e foi submetida a testes de rolagem, flexão, durabilidade e frenagem. Também foi submetida a jateamento de água de alta pressão, impacto de cascalho, testes de envelhecimento térmico de longo prazo, temperatura e exposição a tais químicos como gasolina, diesel e fluido de freio. O material passou em todos os requisitos.

Acabamento fosco. A matriz de policarbonato do Maezio é compatível com ampla gama de revestimentos, permitindo sistema de revestimento fosco para wheelblade de fibra de carbono unidirecional da NIO que mostra as fibras ainda cumpre requisitos de performance. Fonte | Covestro

Baseado no sucesso da wheelblade da NIO, a Covestro vê possível oportunidade de uso em outras rodas de pós-venda, e a aplicação deu à empresa a oportunidade de validar a performance geral do material para outras aplicações externas como spoilers. Dorin também notou o potencial do material para uso em aplicações internas automotivas.

"Particularmente no interior, todos brigam por cada milímetro de espaço construtivo", diz Dorin. "Uso significativo de compósitos para tornar peças mais finas enquanto retém rigidez e propriedades estruturais e permitindo superfícies estéticas é o que vemos como grande benefício de nosso material."

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Além de sua estética e durabilidade, Maezio é um potencial habilitador de material para produção de alto volume. O material pode ser termoformado em altas taxas de rendimento e tempos de ciclo mais curtos para produzir milhões de peças por ano. Segundo Dorin, tempos de ciclo para o material são talvez ligeiramente maiores que tipicamente vistos em moldagem por injeção, mas muito mais rápidos que processamento de materiais baseados em epóxi. Apesar de numerosos desafios técnicos que Covestro e seus parceiros tiveram que superar, a wheelblade da NIO foi desenvolvida do zero em apenas 18 meses, e produção em massa começou no terceiro trimestre de 2019.