Uma história dos plásticos na engenharia automotiva

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Os plásticos são um material popular na engenharia automotiva devido ao seu peso leve e menor custo. A menor resistência em comparação com os metais pode ser compensada pelo uso de polímeros de alto desempenho ou pela combinação de plásticos com fibras de vidro ou carbono. Os componentes são fabricados por moldagem por injeção.

Os plásticos existem há mais tempo que os carros. O primeiro termoplástico, denominado Parkesine, foi apresentado por Alexander Parkes na Exposição Mundial de 1862 em Londres. Era um nitrato de celulose desenvolvido de forma natural e tinha como objetivo substituir o marfim. Em 1886, mais de vinte anos depois, Carl Benz apresentou o primeiro carro, o Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 (patente automóvel nº 1). Foi feito de madeira e metal.

O plástico finalmente ganhou aceitação durante a Segunda Guerra Mundial, quando o aço foi fortemente racionado. Em 1941, Henry Ford tentou fabricar um carro inteiramente de plástico. Demorou mais dez anos para chegar à produção em série. Desde a produção do Ford Modelo T em 1951, o plástico tem sido encontrado em carros em todo o mundo.

Além dos metais, os plásticos são um material amplamente utilizado em automóveis. Os plásticos são mais leves, reduzindo o peso total do carro e, consequentemente, o consumo de combustível. Eles também são mais baratos e mais resistentes à corrosão que os metais. O processo de moldagem por injeção permite a produção de formas complexas em um único ciclo de produção.

No entanto, os plásticos apresentam uma grande desvantagem em relação aos metais: a sua resistência mecânica, química e termodinâmica é menor. Para aumentar esta resistência, existem várias opções disponíveis. Hoje em dia, existem inúmeros polímeros técnicos de alto desempenho, como a polieteretercetona (PEEK). PEEK possui alta temperatura e resistência química e, portanto, é adequado para vedações, válvulas ou componentes elétricos.

Outra forma de aumentar a resistência é combinar plásticos com materiais que possuam melhores propriedades mecânicas. Quando o material de preenchimento atinge uma fração volumétrica de até 85%, ele é chamado de plástico altamente preenchido. Se o material de enchimento for feito de fibras, os polímeros são chamados de reforçados com fibras. Se as fibras tiverem vários milímetros de comprimento, o compósito é chamado de termoplásticos reforçados com fibras longas (LFRT). As fibras de enchimento longas típicas são as fibras de vidro ou de carbono.

Um plástico popular usado no interior de automóveis é o policarbonato (PC). O PC é transparente e é usado para interruptores e painéis de instrumentos. O poliuretano (PU) é frequentemente usado em almofadas de assento, apoios de braços e painéis de portas. É macio, flexível e confortável, possui boa resistência à abrasão e pode ser produzido em diversas cores e texturas.

Uma alta proporção de fibras de vidro no polipropileno (PP) melhora a tenacidade e a resistência dos componentes. É frequentemente usado para aplicações internas, como painéis de instrumentos, painéis de portas e estruturas de assentos ou em componentes de carroceria. A poliamida reforçada com fibra de carbono (PA) possui alta resistência à tração e é resistente à temperatura. Portanto, é particularmente adequado para aplicações no compartimento do motor, como caixas de filtros de ar.

No processo direto, as fibras de enchimento são introduzidas no plástico fundido imediatamente antes do processo de moldagem por injeção. Isso permite comprimento de fibra, proporção e combinação de materiais ajustáveis ​​individualmente para cada componente, dependendo do desafio da aplicação. O processo de mistura de polímero e fibra é chamado de composição. A parte difícil é manter o comprimento da fibra, pois os benefícios mecânicos são perdidos se as fibras quebrarem antes da criação do componente. Qualquer resíduo pode ser processado internamente em granulado e reutilizado. Isso é chamado de reciclagem pré-consumo.

* Dennis Kottmann é o Diretor de Marketing da Surplex.

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