A montadora Porsche está aproveitando os benefícios dos materiais orgânicos em aplicações de fabricação automotiva. O novo 718 Cayman GT4 Clubsport apresenta partes do corpo feitas de materiais compostos de fibra natural desenvolvidos no Centro de Aplicação para Pesquisa de Fibra de Madeira HOFZET, que faz parte do Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, junto com o Instituto de Bioplásticos e Biocompósitos IfBB da Universidade de Ciências Aplicadas e Artes de Hannover.

As estatísticas de registro indicam que os carros novos estão cada vez mais pesados, devido, por exemplo, a funções de segurança aprimoradas e mais equipamentos eletrônicos. Este ganho de peso também significa níveis mais elevados de consumo de combustível, aspectos contrários ao objetivo geral de redução de CO ₂ emissões. O peso também é um fator importante para e-cars, uma vez que requerem baterias maiores e, portanto, mais pesadas, a fim de maximizar o alcance, um critério de vendas decisivo. De acordo, novos desenvolvimentos em design leve são um pré-requisito absoluto para e-cars verdadeiramente eficientes. De acordo com um estudo realizado por consultores de negócios da McKinsey, a parcela de peças leves em automóveis terá que aumentar de 30 a 70 por cento até 2030 para compensar o aumento de peso do veículo resultante de acionamentos e motores elétricos.

Até agora, a solução preferida aqui tem sido aços leves e plásticos reforçados com fibra de carbono. Mas essa solução também tem suas desvantagens:em primeiro lugar, isso envolve desafios substanciais na usinagem, reparos e reciclagem. Em segundo lugar, a fabricação desses materiais consome muita energia, subtraindo do aspecto ambiental positivo da redução de peso.

Bom complemento para fibras de carbono

Os pesquisadores da Fraunhofer WKI, portanto, colocaram a questão de saber se outros materiais fibrosos poderiam ou não ser usados ​​para reduzir o peso do componente, usando fibras de carbono apenas nos locais onde representam uma vantagem estrutural. Eles investigaram vários materiais ecológicos prontamente disponíveis em termos de suas propriedades técnicas, disponibilidade e eficiência de custos, uma vez que uma solução viável para a indústria deve ter técnicas positivas, impactos ecológicos e econômicos.

Plásticos reforçados com fibra natural acabaram sendo a resposta. Como componentes em compostos orgânicos, as fibras vegetais são uma alternativa sustentável para carrocerias leves. O componente biogênico melhora o impacto ecológico de materiais compostos industriais de alto desempenho durante a fabricação, uso e descarte.

Economicamente falando, o uso de matérias-primas renováveis ​​é benéfico porque o linho natural, cânhamo, as fibras de madeira e juta são mais baratas do que as fibras de carbono e requerem menos energia para serem fabricadas. Assim, as vantagens da redução de peso não têm um preço proibitivo.

E há vantagens adicionais no processamento industrial e com aplicações no veículo:A estrutura naturalmente desenvolvida dos compostos orgânicos dá aos materiais propriedades de amortecimento acústico e reduz o estilhaçamento, o que é importante em caso de colisão.

Porsche inicia produção em série

Esses argumentos foram convincentes o suficiente para a Porsche. Unindo forças com a Porsche Motorsport, os cientistas do Fraunhofer WKI primeiro testaram materiais orgânicos para preparação para séries sob condições extremas em um Porsche Cayman GT4 Clubsport usando o laboratório de desenvolvimento móvel da equipe de corrida alemã "Four Motors".

“A terceira geração do“ Bioconcept-Car 'está nas pistas desde 2015. Os testes combinam a vantagem do estresse extremo com um veículo que também é permitido nas ruas após modificações. A parceria com a Porsche AG também permite o desenvolvimento sob as condições realistas de um fabricante de automóveis, "diz Ole Hansen, gerente de projeto do Fraunhofer WKI Application Center for Wood Fiber Research HOFZET. "Temos sido capazes de melhorar continuamente as propriedades do material nos últimos quatro anos."

O Ministério Federal de Alimentos e Agricultura da Alemanha, BMEL, reconheceu os benefícios potenciais das fibras naturais desde o início e hoje ainda acompanha o projeto como um parceiro estratégico. O BMEL promove o desenvolvimento de componentes biogênicos leves no programa de financiamento "Recursos Renováveis" com a agência central de coordenação de recursos renováveis, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. FNR.

Os anos de experiência com o "Bioconcept-Car 'foram integrados no desenvolvimento de materiais para as peças do novo 718 Cayman GT4 Clubsport, o primeiro carro em produção em série com peças da carroceria feitas de um material composto de fibra natural. As portas do motorista e do passageiro, bem como a asa traseira, são feitas com uma mistura de fibras orgânicas. E o Cayman é um verdadeiro peso leve, pesando apenas 1320 kg. Um fator aqui é a economia de peso de 60 por cento resultante do uso de materiais compostos orgânicos em vez de aço nas portas.

O material compósito consiste em um sistema de matriz de polímero termofixo reforçado com fibras orgânicas. Uma malha de fibra orgânica é usada porque as matérias-primas estão prontamente disponíveis, exibe alta resistência à tração, e é particularmente bom, homogêneo e dobrável, formatos de peças de fácil ajuste. A facilidade com que pode ser produzido em dimensões precisas facilita a usinagem e a garantia de qualidade, mesmo em combinação com outros componentes fabricados convencionalmente.

Base para produção de alto volume

Esses aspectos são um pré-requisito importante para a produção de alto volume. O Fraunhofer WKI também considerou outros fatores em suas investigações, incluindo conceitos para reciclagem de fim de vida ou reutilização e abordagens de aumento de escala para peças que serão produzidas em maiores quantidades.

"Após extensos testes em condições extremas na pista de corrida, continuamos a avaliar nossas peças, o que levou à conclusão de que esses materiais orgânicos ecologicamente benéficos atendem aos critérios para produção de volume, "Ole Hansen acrescenta.

Smudo, líder do popular grupo de rap alemão "Fantastische Vier" e piloto permanente do Four Motors "Bioconcept-Car, "testou sua viabilidade prática, assim como um passageiro especial que fez um test drive na pista de corrida de Nürburgring em agosto passado:Ministro Federal Alemão para Alimentos e Agricultura, Julia Klöckner.