Pilar A Híbrido Metal-Compósito com Inserto de Aço: Novo Padrão em Reforço Estrutural

O pilar A híbrido 3D estende-se para cima a partir do painel lateral do veículo, acomoda as dobradiças da porta e mantém o para-brisa no lugar lateralmente. Fonte | LANXESS AG

O Porsche 911 Cabriolet que saiu este ano é o primeiro veículo fabricado com um pilar A leve, híbrido metal-compósito projetado para uso em conversíveis e roadsters.

O pilar híbrido metal-compósito contém um inserto feito de aço de alta resistência, suportado por dentro por um blank formado de compósito termoplástico de fibra contínua LANXESS (Pittsburgh, Pensilvânia, EUA) Tepex dynalite 102-RG600(6)/47% à base de poliamida 6, e por uma estrutura nervurada feita de Durethan AKV30H2.0 reforçado com fibra de vidro curta à base de poliamida 66. Esta estrutura é unida por fricção com espuma estrutural L-5235 desenvolvida pela L&L Products (Romeo, Michigan, EUA). A LANXESS diz que sua linha Tepex de materiais compósitos termoplásticos é particularmente adequada para componentes estruturais em carros de passageiros, com seus rigorosos requisitos de segurança.

A resistência e rigidez do inserto híbrido garantem que o pilar A é tão bom em resistir a capotamentos quanto designs anteriores com tubos de aço de alta resistência. No entanto, é 5 quilogramas mais leve. A redução de peso é alcançada na área "greenhouse" do veículo, baixando o centro de gravidade do carro e melhorando assim a dinâmica do veículo.

"A excelente performance mecânica do pilar A híbrido demonstra que inserts híbridos baseados em chapa de aço, blanks Tepex, variações de poliamida 6 ou poliamida 66 de Durethan como material de injeção traseira e em uma espuma estrutural como L-5235 também oferecem potencial considerável para uso em design leve estrutural de carroceria de veículos. Isso se aplica a veículos elétricos em particular, pois suas baterias pesadas lhes dão uma massa de impacto alta", explica Henrik Plaggenborg, chefe de Tepex Automotivo na unidade de negócios High Performance Materials (HPM) da LANXESS. "A redução de peso também estende a autonomia dos veículos elétricos que usam esta tecnologia."

Outras aplicações potenciais para os elementos compósitos híbridos incluem reforço de travessas e longarinas, pilares B e C, peças de bateria suportadoras de carga ou componentes de porta críticos à segurança.

Os elementos compósitos híbridos foram desenvolvidos e são fabricados pela L&L Products em sua unidade em Estrasburgo, França. A primeira etapa na manufatura dos elementos de reforço envolve conformação e sobremoldagem dos blanks Tepex em uma única operação usando a tecnologia de moldagem híbrida. O componente compósito resultante é então revestido com um sistema de colagem de espuma à base de epóxi que expande em resposta ao calor. A peça revestida é montada na carroceria e passa pelo processo de revestimento catódico por imersão (KTL) com ela. As altas temperaturas do processo KTL causam a expansão da espuma estrutural e união com a chapa de aço de alta resistência, que também é fixada à carcaça do pilar A, para produzir o inserto de reforço híbrido. Esta última etapa ocorre em um processo de manufatura totalmente automatizado que foi desenvolvido pela Porsche e está sujeito a controle de qualidade contínuo.

O processo de desenvolvimento do inserto e pilar A foi suportado pela operação de serviço ao cliente HiAnt da LANXESS. "Serviços incluíram simulação da conformação (drape) dos blanks Tepex, simulação de enchimento para injeção traseira e cálculo de empenamento. Também determinamos características de material para simular o comportamento mecânico do pilar A e disponibilizamos estes números para a Porsche", diz Jean-Marie Olivé, especialista em desenvolvimento de aplicação na HPM.