A transformação verde dos suportes de motores automotivos

O rugido do motor de um carro é um símbolo da civilização industrial, mas as vibrações e o ruído que o acompanham continuam a ser desafios persistentes. Os suportes de borracha do motor – estes componentes aparentemente insignificantes – desempenham silenciosamente o papel crucial de isolar vibrações e reduzir o ruído. No entanto, os suportes de borracha tradicionais dependem frequentemente de borracha sintética não renovável à base de petróleo, o que entra em conflito com regulamentações ambientais e princípios de sustentabilidade cada vez mais rigorosos. A indústria automotiva enfrenta agora o desafio crítico de desenvolver materiais de alto desempenho e ecologicamente corretos para suportes de motores.

Os suportes do motor automotivo, também conhecidos como buchas do motor, servem como componentes críticos que conectam o motor à estrutura do veículo. A sua função principal envolve absorver e amortecer as vibrações do motor, reduzir o ruído, melhorar o conforto de condução e proteger os componentes do motor contra danos por vibração. As montagens convencionais normalmente usam processos de moldagem por injeção com compósitos de borracha ou elastômero como materiais principais.

A borracha natural tem sido amplamente utilizada na fabricação de montagens devido à sua excelente elasticidade, resistência ao desgaste e propriedades de amortecimento. No entanto, à medida que a consciência ambiental cresce e a sustentabilidade se torna primordial, os suportes de borracha tradicionais revelam desvantagens significativas. O fornecimento de borracha natural enfrenta limitações geográficas e climáticas com preços voláteis, enquanto certas borrachas sintéticas (como o poliuretano) envolvem processos de produção prejudiciais e apresentam desafios de reciclagem.

Para alcançar uma transformação sustentável, os pesquisadores desenvolveram um novo material compósito combinando borracha natural (NR), poliuretano termoplástico (TPU) e fibra de sisal. Esta combinação oferece vantagens distintas:

• Borracha Natural (NR):Um recurso renovável com propriedades excepcionais de elasticidade e absorção de vibrações, apresentando processos de produção relativamente ecológicos.
• Poliuretano Termoplástico (TPU):Oferece propriedades mecânicas e reciclabilidade superiores em comparação com borrachas sintéticas convencionais, ao mesmo tempo que melhora a resistência ao óleo, a resistência ao calor e o desempenho ao envelhecimento da NR.
• Fibra de Sisal:Uma fibra vegetal natural que proporciona alta resistência, baixa densidade e biodegradabilidade. Como enchimento de reforço, melhora a rigidez e reduz a dependência de materiais à base de petróleo.

A pesquisa empregou uma abordagem de projeto integrado combinando TRIZ (Teoria da Solução Inventiva de Problemas), análise morfológica e o Processo de Rede Analítica (ANP) para desenvolver projetos de montagem ideais.

A metodologia incorporou três princípios fundamentais do TRIZ:

• Mudanças nos parâmetros:Otimizando parâmetros geométricos e materiais para controle de vibração
• Transições de Fase:Explorando materiais inteligentes para amortecimento adaptativo de vibrações
• Materiais Compostos:Combinando vantagens de materiais para desempenho superior

Esta abordagem sistemática gerou numerosos projetos conceituais através da análise de configurações estruturais, combinações de materiais e métodos de conexão.

O Processo de Rede Analítica avaliou quatro projetos finalistas de acordo com vários critérios, incluindo amortecimento de vibrações, desempenho mecânico, impacto ambiental, custo e capacidade de fabricação.

A pesquisa produziu quatro conceitos de design distintos:

• Projeto 1:Estrutura cilíndrica convencional com recursos de amortecimento interno otimizados
• Projeto 2:Estrutura cônica inovadora que permite controle de vibração adaptável à frequência
• Projeto 3:Estrutura composta multicamadas com propriedades de material graduadas (selecionada como solução ideal)
• Projeto 4:Design de material inteligente usando fluido magnetoreológico para amortecimento ajustável

O Design 3 selecionado demonstrou excepcional amortecimento de vibrações, propriedades mecânicas, benefícios ambientais e economia de fabricação favorável.

Esta pesquisa estabelece uma base para o desenvolvimento sustentável de suportes de motor. O trabalho futuro deverá centrar-se em:

• Otimização adicional de materiais para melhor desempenho
• Refinamento estrutural usando análise computacional
• Testes abrangentes de veículos para validação de desempenho

À medida que a indústria automóvel avança em direção à sustentabilidade, essas inovações na tecnologia de controlo de vibrações desempenharão um papel cada vez mais vital na criação de soluções de transporte ambientalmente responsáveis.