WMG Constrói Estrutura Avançada em CFRP para Veículo Demonstrador de Trem Muito Leve

Revolution VLR é um consórcio no Reino Unido — liderado pela Transport Design International Ltd (TDI, Stratford upon Avon) — que obteve financiamento em 2013 para desenvolver um bogie ferroviário autopropulsado com sistema de propulsão híbrido integral. A TDI acredita que projetar veículos de "trem leve" mais leves — ou seja, trem muito leve (VLR) — é crucial para fornecer a próxima geração de transporte público sustentável. Na fase 2 do projeto VLR, um veículo demonstrador completo de 18 metros de comprimento, diesel-elétrico, estará disponível para testes em 2020.

O demonstrador de Trem Muito Leve (VLR) é um bogie de 18 metros com sistema de propulsão híbrido diesel-bateria integrado e chassi leve feito de tubos compósitos trançados. FONTE | Universidade de Warwick.

Membro original do Revolution VLR, o WMG da Universidade de Warwick desenvolveu uma estrutura em plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) para este veículo demonstrador VLR. O WMG é um apoiador de longa data de compósitos, com iniciativas como o Centro Nacional de Inovação Automotiva, o Centro de Engenharia de Materiais e o Instituto Internacional de Manufatura de Nanocompósitos. Os parceiros do WMG para este projeto "BRAINSTORM VLR" incluem a TDI, o Innovate UK do governo britânico (que financia compósitos), desenvolvedor de componentes estruturais leves em compósitos Far Composites e Composite Braiding. A estrutura é feita de uma série de tubos de compósito termoplástico trançados que são facilmente montados via colagem adesiva e soldagem simples.

O veículo protótipo/demonstrador VLR usará um chassi spaceframe feito de tubos de compósito termoplástico reforçado com fibra de carbono trançados que são facilmente montados via colagem adesiva e soldagem simples. FONTE | Universidade de Warwick.

Os diâmetros externos dos tubos são mantidos iguais, com diferentes requisitos de carga e fixação tratados variando as espessuras das paredes. Isso mantém os custos de ferramentas baixos e significa que as junções podem ser padronizadas. A trançagem permite um processo de manufatura altamente automatizado — taxas para o reforço sozinho podem exceder 1 milha/dia — bem como um conjunto de materiais personalizável, incluindo outras fibras (ex.: vidro, aramida, termoplástico) e materiais de matriz termoplástica desde polipropileno de baixo custo até polieteteretercetona (PEEK) de alta performance. Enquanto isso, o WMG demonstrou um ciclo completo de moldagem que pode ser reduzido a menos de cinco minutos, destacando o potencial deste processo acessível para aplicações de alto volume.

Termoplásticos também fornecem reciclabilidade, segundo David Goodwin, gerente de engenharia da Far-UK. "Com compósitos você pode economizar muito peso, o que é obviamente atraente para a operação do [vagão]", ele começa, "mas com compósitos tradicionais, no final da vida do vagão ele é simplesmente colocado em aterro, o que não é ideal. Com este [design], há uma rota para reciclar a carroceria quando ela eventualmente sair de serviço, ou, alternativamente, se sofrer um impacto e parte dela tiver que ser reparada e substituída."

Universidade de Warwick

O design do chassi spaceframe tubular também auxilia nesta abordagem, permitindo que quaisquer tubos danificados sejam simplesmente removidos e substituídos por um novo ou reparado. "Nossa parceria de pesquisa BRAINSTORM VLR alcançou economia de peso significativa, permitindo que serviços VLR acomodem mais passageiros enquanto reduzem a energia necessária para propelir o veículo e o estresse de peso que ele colocará em seus trilhos e superfície da estrada", explica Dr. Darren Hughes, professor associado em Materiais e Manufatura no WMG da Universidade de Warwick. "A tecnologia também garante que o veículo seja resistente para uma longa vida em serviço, facilmente reparável quando acidentes acontecem e forte o suficiente para proteger os passageiros a bordo."

"O Projeto BRAINSTORM parece um verdadeiro passo à frente para a equipe da Far Composites", diz Lyndon Sanders, diretor e gerente geral da Far-UK. "Poder aproveitar a experiência da indústria da TDI para aprimorar o princípio de um novo tipo de estrutura de carroceria para aplicações de transporte de massa foi ótimo. Adicione a isso o trabalho colaborativo com Composites Braiding e WMG para transformar esse pensamento em um demonstrador físico para mostrar como seria na prática foi realmente poderoso. Agora é mais do que uma boa ideia, é um abre-olhos para players da indústria que podem vê-lo, tocá-lo e até pegá-lo."