Uma das normas introduzidas pela Euro 7 abrange as emissões dos pneus e freios. Os freios liberam pó fino, responsável por graves doenças pulmonares. Já os pneus produzem microplásticos na sequência de frenagens e de curvas. Assim, a Norma Euro 7 estipula que este tipo de emissões devem ser reduzidas de forma drástica. Esta regra aplica-se a todos os veículos, mesmo aos elétricos e híbridos, porque, apesar de consumirem energia mais limpa, também fazem uso de pneus e de freios.
As emissões de partículas são causadas principalmente pela abrasão dos pneus e freios. Uma forma eficaz de combater as emissões é, portanto, utilizar discos de freio com revestimento duro, que pode reduzir a abrasão em até 90 por cento. No entanto, sua fabricação apresenta desafios especiais para a tecnologia de retificação envolvida. A considerável pressão de tempo imposta pelas novas leis torna particularmente importante garantir que a concepção do processo e as parcerias de desenvolvimento resultantes sejam coordenadas de forma eficiente. No entanto, este teste de stress para o setor poderá, em última análise, revelar-se vantajoso, especialmente agora que o investimento está migrando para veículos elétricos.
Na última conferência de retificação “Schleiftagung” em Stuttgart-Fellbach, na Alemanha, o professor Eckart Uhlmann, do Instituto de Máquinas-Ferramenta e Gestão de Fábrica IWF da TU Berlim, destacou o impacto da transição de energia e mobilidade nas tecnologias de produção e manufatura – incluindo a retificação. A conferência é um evento organizado pela WGP, a Associação Acadêmica Alemã de Tecnologia de Produção.
Componentes como motores elétricos, sistemas de frenagem de baixas emissões e caixas de câmbio de elevada eficiência e baixo ruído em veículos elétricos devem ser fabricados de forma eficiente em termos de tempo e de qualidade garantida, em conformidade com os rigorosos requisitos de sustentabilidade econômica e ecológica. Uhlmann, membro pleno do WGP, alertou que isto só poderá ter sucesso se todo o potencial de otimização da tecnologia de retificação for explorado. Os discos de freio com revestimento duro representam um bom exemplo disso. É também um dos trending topics do próximo GrindingHub, organizado pela VDW (Associação Alemã de Construtores de Máquinas-Ferramenta) em Stuttgart, de 14 a 17 de maio de 2024.
NOVOS MATERIAIS
Jannik Röttger, chefe de Tecnologia de Retificação na Emag Maschinenfabrik, explica os desafios específicos envolvidos na usinagem de discos de freio com revestimento duro. “Simplificando, o que os discos de freio com revestimento duro fazem na retificadora é exatamente o mesmo que o que é o que acontece num veículo com baixas emissões – cria um efeito de frenagem poderoso sem perda de material”, afirma Röttger. “No entanto, precisamos conseguir exatamente o oposto no processo de retificação. O objetivo é remover material no menor tempo possível para criar a geometria e as propriedades de superfície necessárias.”
Como explica o especialista em retificação, o revestimento duro consiste em uma matriz relativamente macia, com carbonetos servindo como material duro. Ambos os materiais têm propriedades de usinagem fundamentalmente diferentes. Como regra, as ferramentas de retificação são otimizadas para um ou outro comportamento do material. O novo material torna o desenvolvimento de discos de desbaste adequados um grande desafio. É muito complexo projetar as propriedades estáticas e dinâmicas da máquina e dos acionamentos do fuso devido às forças do processo envolvidas.
Além disso, não é apenas a composição volumétrica do material duro e da matriz que influenciam as propriedades de usinagem da camada de material duro, mas também o processo de revestimento.
Para soldagem por deposição a laser, por exemplo, Röttger cita parâmetros de processo como potência do laser e velocidades relativas. A energia térmica do laser pode causar distorções no disco do freio. Isto deve ser levado em consideração no processo de retificação subsequente. Por esta razão, toda a cadeia de processo após a fundição da peça não usinada – ou seja, torneamento, revestimento a laser e retificação, bem como as propriedades funcionais resultantes no veículo – deve ser considerada e otimizada como um sistema global.
SOLUÇÕES
O Grupo Emag oferece soluções de fabricação para cada elo individual da cadeia de usinagem após o processo de fundição. Isso permite avaliar as interações específicas entre os diferentes processos de fabricação em seus próprios tornos, laser e retificadoras. De acordo com Jannik Röttger, os projetistas, engenheiros de produção e cientistas de materiais trabalham juntos numa equipe interdisciplinar em pesquisa e desenvolvimento para compreender as relações de causa e efeito entre os parâmetros de configuração e de resultado. Especialistas externos, como cientistas da Universidade RWTH Aachen e desenvolvedores de sistemas de revestimento da HPL Technology, uma start-up da Universidade RWTH Aachen, também estão envolvidos.
Michael Wöhrle, chefe de Pesquisa e Desenvolvimento da Supfina Grieshaber, também está convencido dos benefícios da colaboração interdisciplinar e entre empresas. A empresa começou a desenvolver processos para retificar discos de freio com revestimento duro em 2019. “Desde o início, sentimos que a estreita cooperação com os nossos parceiros de desenvolvimento é a única forma de cumprir os requisitos Euro 7 da UE dentro do prazo exigido”, afirma Wöhrle.
“Tivemos que entrar no processo – ver o que os fabricantes de pó poderiam trazer para a mesa, por exemplo, considerar o que os diferentes processos de revestimento envolvem e, em última análise, decidir o que é realista e o que pode ser descartado porque é simplesmente muito caro para o mercado de massa.”, afirma Wöhrle.
A Supfina não descarta nenhuma tecnologia, mas está se concentrando principalmente na soldagem por deposição a laser e no processo de pulverização a frio. No início, eles se reuniam com os especialistas em revestimento quase todas as semanas. “Estamos vendo um ritmo de inovação sem precedentes”, diz Wöhrle. No entanto, a incerteza constante sobre se o governo irá introduzir mudanças – e quais poderão ser – é considerada onerosa. Wöhrle considera, no entanto, que a redução da poluição por partículas é absolutamente essencial, tanto para a saúde humana como para o ambiente. Ele também admite: “Sem os novos regulamentos, não estaríamos tão avançados como estamos agora.”
DISCOS MAIS ECONÔMICA
Quase 100 milhões de discos de freio são produzidos na Europa todos os anos. Cerca da metade é vendida para fabricantes de veículos, enquanto a outra metade é destinada ao mercado de peças de reposição. Os especialistas presumem que a indústria automotiva terá de investir milhares de milhões para produzir discos de freio que reduzam os níveis de poeira fina e sejam ecológicos. “Até recentemente, alguns discos de freio eram tão baratos que eram vendidos por tonelada”, diz Michael Wöhrle. “Matérias-primas e processos caros foram agora adicionados à mistura, e com eles o desafio de desenvolver um produto adequado para o mercado de massa.”
A retificação bilateral é preferida pelos fabricantes de máquinas porque, segundo Wöhrle, garante a usinagem simultânea de ambas as superfícies do anel de fricção, altas taxas de rendimento e tempos de ciclo curtos. A Supfina revelou recentemente uma nova máquina, a Planet BD, que já está sendo utilizada por vários clientes conhecidos. Como salienta Michael Wöhrle, esta é uma retificadora que foi desenvolvida para um único produto, o disco de freio do futuro.
Esse tipo de máquina também será usada para usinar discos de freio para carros elétricos. Os freios são aplicados com muito menos frequência em veículos puramente elétricos e com menos força, porque a recuperação do motor proporciona frequentemente potência de frenagem suficiente. Isto acarreta o risco, no entanto, de o sistema de freio “subutilizado” começar a enferrujar, especialmente em condições de chuva. Os discos de freio revestidos também podem ajudar a resolver esse problema.
O chefe de Desenvolvimento da Supfina, Michael Wöhrle, está confiante de que o revestimento pode ser adaptado aos requisitos ligeiramente mais baixos em termos de desempenho de frenagem e número de ciclos de frenagem. A quantidade de componentes dispendiosos nos revestimentos pode ser reduzida ou substituída, resultando num sistema que é um pouco mais econômico, embora com desempenho ligeiramente reduzido. A experiência adquirida ao passar no teste de estresse Euro 7 garantirá que os especialistas em retificação estejam bem preparados para conseguir isso. Para saber mais acesse o site.
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