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Aços avançadosTipos de aço:                             ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
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Aços avançadosAço de alta resistência e baixa liga (HSLA – high strengthlow alloy) Maior resistência a corrosão que aço c...
Aços avançados2 – Primeira geração de aços avançados de alta resistência Aço bifásico (dual phase – DP)   Alta resistênci...
Aços avançadosAço ferrítico-bainítico – aço FBLaminado a quente;Segunda fase refinada de ferrita ebainita;Alta resistên...
Aços avançadosAço TRIP (transformation induced plasticity)Similar ao aço bifásico;Diferença na taxa de resfriamento, mai...
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Aços avançadosRESUMO DOS TIPOS DE AÇOS E PASSOS FUTUROS                                   ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMA...
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MagnésioMAGNÉSIO: MAIS LEVE DOS METAIS ESTRUTURAIS    COMPARAÇÃO DA DENSIDADE (g/cm3)                           ENG: THIEG...
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VeíCulos+Leves+SustentáVeis Lighweight Automotive Structures

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Alternativas Sustentáveis e existentes para Materiais de Veículos Automotivos, Precisamos aceitar as novas ligas já existentes e eliminar paradigmas, para colaborar com a Sustentabilidade e o consumo de petróleo que tanto degrada a Natureza.

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VeíCulos+Leves+SustentáVeis Lighweight Automotive Structures

  1. 1. Chassis e Carrocerias Tecnologias de Lightweighting na Industria AutomotivaEquipe:Daniel Florêncio de Souza Ms. Dr. Professor Leandro MacedoEverton LopesRodrigo Tsutomo HonoThiego Tarante ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  2. 2. Chassis e CarroceriasEstruturas de plástico ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  3. 3. Estruturas de plásticoVisão Geral Estruturas Plásticas: Estruturas Plástica Densidade média do Plástico equivalente à 6 vezes menor que o metal. Módulo de Elasticidade de <5 (Gpa) – (Aço 207 Gpa) Possibilidade de processamento (Tempo de Ciclo Menor / Custos menores) SUAS VANTAGENS DESVANTAGENS REDUÇÃO DE PESO DIFICULDADE EM RECICLAGEM MENOR CUSTO MAIOR INVESTIMENTO INICIAL MATERIAL “SOFT” AO CONTATO HUMANO MENOR RESISTÊNCIA MECÂNICA FACILIDADE “DESIGN” BAIXO PONTO DE FUSÃO REDUÇÃO ACÚSTICA E VIBRAÇÃO MAIOR DEGRADAÇÃO ALTO ÍNDICE DE ABSORÇÃO ENERGICA MAIOR EXPANSÃO TÉRMICA MENOR TEMPO DE CICLO MAIOR PRESERVAÇÃO HABITÁCULO ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  4. 4. Estruturas de plásticoPRINCIPAIS GRADING UTILIZADOS: Estruturas Plástica Fonte: Thermoset-Matrix Composites for Lightweight AutomotiveP. K. MALLICK, University of Michigan-Dearborn, USA, ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  5. 5. Estruturas de plásticoComparação ganho-Massa com Aumento do Plástico Estruturas Plástica Mercado Nacional – Fonte: Rhodia 2011 ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  6. 6. Estruturas de plástico Plástica EstruturasCARROS CONCEITO 100% POLÍMERO – BRASIL -PLASCAR - 2009 ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  7. 7. SUPERLIGHTScope CAR Integrated lightweight design developmentSite: http://www.superlightcar.com Estruturas Gerais Material • Steels • Light metals • Polymers • … Light Weight DesignDesign• unibody• spaceframe Manufacturing• Monocoque • Forming• … • Joining • Surface Treatment • …. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  8. 8. Estruturas de plásticoO QUE OEM’S BUSCAM DO PLÁSTICO NA CARROCERIA: Estruturas Plástica ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  9. 9. SUPERLIGHT CAR Development of light weight quality Estruturas Gerais 7 6. 2 LIGHTWEIGHT FACTOR (kg / (Nm/degxm 2)) 5. 8 6 5. 3 MB L 5 Ct A 4. 0 4 3 2. 5 2 1 Rp0,2 < 140 MPa 0 GOLF I GOLF II GOLF III GOLF IV GOLF V Rp0,2 ≥ 180-220 MPa GOLF MODEL Distribution of steel grades Rp0,2 ≥ 260-420 MPa MB: Mass BIW Rp0,2 > 1000 Mpa CT: Torsional Stiffness A: Footprint Objective SuperLight Car: LSLC < 2Site: http://www.superlightcar.com THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM) ENG:
  10. 10. Materials & manufacturing Affordable multi-material design Development of light weight quality Estruturas Gerais high €/k Research VÍDEO Cut g approach Lightweight costs (Vision) VÍDEO on-line lo Steel Body high w (today) Production Costs [€]- 20% Lightweight costs (today)- 40 €/k g% SuperLIGHT-CAR Strategy- 60% Vehicle Weight [kg] lo w ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  11. 11. Chassis e CarroceriasLigas de alumínio para estruturas automotivas de baixo peso. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  12. 12. AlumínioVisão Geral: Densidade do Alumínio equivalente à 1/3 do aço (2,69g/cm3) Módulo de Elasticidade de 69(Gpa) – Facilidade no processamento Possibilidade de processamento (Fundido, Forjado, Extrusado, Estampado, Usinado) Taxa média de substituição, (01) kg de Alumínio, substitui (02) kg de açoPrincipal Motivação: Redução de Peso e consequente consumo de combustível e emissão de CO2 Estima-se que a substituição de 01 tonelada de Alumínio pode evitar a emissão de 18 toneladas de C02 durante a vida média de um sedã médio. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  13. 13. AlumínioTaxa de Substituição (América do Norte): ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  14. 14. AlumínioTaxa de Substituição (Europa): ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  15. 15. AlumínioUtilização de Alumínio (% de utilização x Redução de peso) ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  16. 16. AlumínioAplicações ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  17. 17. AlumínioExemplo de redução de peso ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  18. 18. AlumínioConceito de Body in White: Utilização de chapas emAlumínio. Utilização de perfisExtrusados. Utilização de peçasFundidas.Resultado: Reduz peso e aumenta aresistência do veículo. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  19. 19. AlumínioSegurança:Por ser mais um material mais leve permite: A produção de uma estrutura mais reforçada Maior resistência á colisões Maior resistência á torção ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  20. 20. AlumínioEstado da Arte: (Audi R8) Baixo Peso da Carroceria: 250kg Maior resistência á torção Alto nível de segurança passiva
  21. 21. AlumínioConclusãoVantagem em relação ao aço e ferro : Baixa densidade e módulo de elasticidade, permite que o material seja facilmenteprocessado podendo assim ser aplicado nas tecnologias atuais de fabricação . Com sua relação de peso reduzida em relação ao aço, é permitido o reforço estrutural do chassis conferindo mais resistência á torção e aos impactos, o que aumenta a segurança, que é um fator importante na indústria automotiva contemporânea. Redução de Peso impacta diretamente em menor consumo de combustível e menor emissãoDe CO2. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  22. 22. Chassis e CarroceriasAços avançados para estruturas automotivas de baixo peso. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  23. 23. Aços avançadosVisão Geral: História do aço na industria automobilistica; Tipos de aços existentes; Novos tipos de aços existentes.Principal Motivação: Redução de massa; Redução no consumo de combustivel; Aços avançados de alta resistência. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  24. 24. Aços avançadosHistória: Primeiro veículo automotor. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  25. 25. Aços avançadosHistória: Primeiro modelos com chapas de aço; Produção em massa; Ford T. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  26. 26. Aços avançadosHistória: Aço de baixo carbono; Balanço entre resistência, estampabilidade, custo e flexibilidade no design; Primeira grande crise do petróleo; Rigor quanto ao consumo de combustível; Novos aços de alta resistência; BOF ou chassis + carroceria; BFI ou monobloco. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  27. 27. Aços avançados Monobloco; Chapas mais leves, resistentes e de facil estampabilidade; Melhoria do produto quanto a segurança; Consumo de combustivel. Porém baixa ductilidade do aço de alta resistencia; Muitos estudos; ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  28. 28. Aços avançadosTipos de aço: ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  29. 29. Aços avançados 1 - Aços de baixo carbono e aços de alta resistência Aço de baixo carbono Ferro gusa + carbono (elemento endurecedor); Manganês, silício e fósforo; 0,13% ou menosAço bake hardening, aço BH Aumento do limite de elasticidade - resistência Envelhecimento controlado ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  30. 30. Aços avançadosAço de alta resistência e baixa liga (HSLA – high strengthlow alloy) Maior resistência a corrosão que aço carbono; Boa conformabilidade e soldabilidade; Peças estruturais. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  31. 31. Aços avançados2 – Primeira geração de aços avançados de alta resistência Aço bifásico (dual phase – DP) Alta resistência; Microestrutura com 2ª fase; Boa ductilidade; Boa soldabilidade; ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  32. 32. Aços avançadosAço ferrítico-bainítico – aço FBLaminado a quente;Segunda fase refinada de ferrita ebainita;Alta resistência;Capacidade de alongamento; ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  33. 33. Aços avançadosAço TRIP (transformation induced plasticity)Similar ao aço bifásico;Diferença na taxa de resfriamento, mais lento;Maior conformabilidade comparado ao aço bifásico;Mesma resistência;Má soldabilidade;Aço de alta liga e elevado numero de carbonos equivalentes. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  34. 34. Aços avançadosAço martensítico Pouco resiliente (alongamento); Resistente; Boa soldabilidade; Boa conformabilidade; Estruturas resistentes. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  35. 35. Aços avançados3 – Segunda geração de aços avançados de alta resistência Aço TWIP (twinning induced plasticity) e aço L-IP (lighweight steel with induced plasticity) Resistência à tração elevada; Ductilidade excepcional; Elevados índices de manganês; Alto indice de alongamento Custo elevadíssimo ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  36. 36. Aços avançadosRESUMO DOS TIPOS DE AÇOS E PASSOS FUTUROS ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  37. 37. Chassis e Carrocerias Ligas de magnésio para estruturasautomotivas e powertrain de baixo peso. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  38. 38. MagnésioRESUMO: 1/3 MAIS LEVE QUE O ALUMÍNIO E 1/4 QUE O FERRO E O AÇO; MENOS DENSO DO QUE A MAIORIA DE FIBRAS DE POLÍMEROS AUTOMOTIVAS; MAIOR UTILIZAÇÃO DO MAGNÉSIO COMO ELEMENTO DE LIGA DO ALUMÍNIO; MENOR CUSTO .RAZÕES NA APLICAÇÃO: MELHORAR A EFICIÊNCIA NO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL; DIMINUIR ÍNDICES DE EMISSÃO DE GASES POLUENTES PARA ATENDER A LEGISLAÇÃO, QUE LIMITAA EMISSÃO DE GASES POLUENTES MOTIVADA PELA CRESCENTE PREOCUPAÇÃO MUNDIAL COM OAQUECIMENTO GLOBAL; MELHORAR PROPRIEDADES DE CONDUÇÃO DOS VEÍCULOS (DIRIGIBILIDADE); SUBSTITUIÇÃO DE NUMEROSOS COMPONENTES DE AÇO E ALUMÍNIO POR LIGAS DE MAGNÉSIO. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  39. 39. MagnésioMERCADO MUNDIAL X BRASIL DE MAGNÉSIO (Mil t) – Ano 2008 Nodularização Outras Redução Metálica Die Casting/ Gravidade/ Conf ormados Dessulf uração Ligas A lumínio Outras NodularizaçãoDessulf uração Die Casting Ligas de Alumínio ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  40. 40. Magnésio MERCADO LIGAS DE MAGNÉSIO(Mil t) - 1990 a 2008300250 265 259 224200 186150 166 140 122100 104 108 85 76 50 54 54 70 36 34 38 29 32 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  41. 41. MagnésioMAGNÉSIO: MAIS LEVE DOS METAIS ESTRUTURAIS COMPARAÇÃO DA DENSIDADE (g/cm3) ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  42. 42. MagnésioMAGNÉSIO: O MAIS LEVE DOS METAIS ESTRUTURAIS RELAÇÃO PESO/ IGUAL RESISTÊNCIA MECÂNICA2,52,01,51,0 2,1 1,80,5 1,00,0 MAGNESIUM ALUMINUM STEEL ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  43. 43. MagnésioPARTICIPAÇÃO DOS MATERIAIS VEÍCULO MÉDIO ( ATUAL) VIDRO MAGNÉSIO BORRACHA 3% 0,4% 4% OUTROS 5,6% FLÚIDO/ LUBRIFICANTE 6% ALUMÍNIO AÇO 8% 54% PLÁSTICO 8% FERRO 11% ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  44. 44. MagnésioMAGNÉSIO EM VEÍCULOS: CENÁRIO ATUAL ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  45. 45. Magnésio LIGAS DE MAGNÉSIO: MERCADO AUTOMOBILÍSTICO USO DE MAGNÉSIO NO BRASIL SEMPRE ESTEVE MUITO CONCENTRADO NA VW ESOMENTE MAIS RECENTEMENTE AS DEMAIS MONTADORAS INSTALADAS NO BRASIL VEMAUMENTANDO INTERESSE EM CONHECER E UTILIZAR ESTE METAL EM SEUS COMPONENTES ALGUMAS APLICAÇÕES COMO POWERTRAIN E ARMADURA DE VOLANTES DE MAGNÉSIOJÁ SE TORNARAM CONSAGRADAS NO MERCADO BRASILEIRO E DEVEM CONTINUARIMPULSIONANDO O CONSUMO DESTE METAL NA INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA NOSPRÓXIMOS ANOS . A CADEIA PRODUTIVA DO MAGNÉSIO, MODERNA E COMPETITIVA, INSTALADA NO BRASILDEVE SERVIR DE BASE PARA O CRESCIMENTO DO USO DESTE METAL PELA INDÚSTRIAAUTOMOBILÍSTICA NOS PRÓXIMOS ANOS. CONSUMO MÉDIO DE MAGNÉSIO NA INDUSTRIA AUTOMOBILÍSTICA BRASILEIRA É DEAPENAS 2,74 Kg/VEÍCULO, CONTRA UMA MÉDIA MUNDIAL DE 4,40 Kg/VEÍCULO. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)
  46. 46. Magnésio RAZÕES PARA O CRESCENTE USO DE MAGNÉSIO NA INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA MUNDIAL EXISTE UMA CLARA SINALIZAÇÃO DOS GOVERNOS E SOCIEDADE PELA PRODUÇÃO DE VEÍCULOS MAIS ECONÔMICOS E MENOS POLUIDORES INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA: ESTRATÉGIA PASSA PELO USO INTENSIVO DE MATERIAIS LEVES, SEM SACRIFICAR OS REQUISITOS DE CONFORTO E REQUINTE DOS VEÍCULOS MAGNÉSIO 1/3 MAIS LEVE QUE ALUMÍNIO: OPÇÃO LÓGICA A SER ANALISADA PARA PROJETO DE NOVOS COMPONENTES. ENG: THIEGO TARANTE (TARANTE@GMAIL.COM)

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