3 de julho de 2017
Plataforma da marca alemã agora é multi-material, mas continua apostando alto no alumínio, que corresponde a 58% da carroceria body-in-white

Por Marcio Ishikawa |

No próximo mês de julho será lançada a nova geração do sedã Audi A8. E, como invariavelmente acontece, o modelo da marca Premium alemã é uma plataforma de lançamento de várias novidades e novas tecnologias. Tal como aconteceu em 1994, quando o sedã de luxo estreou a primeira geração do Audi Space Frame, plataforma integral em alumínio que é considerada um dos grandes marcos na história da indústria automobilística, representando uma redução de 40% no peso em relação à carroceria similar feita em aço, garantindo melhoria na eficiência energética e nos níveis de segurança e dirigibilidade.

Audi Space Frame - Audi A8

O novo Audi Space Frame que estreia com o A8 2018, no entanto, adota um novo conceito com uma carroceria multimateriais, seguindo uma das grandes tendências da indústria automobilística nos últimos anos – leia mais aqui). A nova plataforma continua apostando no alumínio como material predominante, correspondendo a cerca de 58% da estrutura da carroceria body-in-white – ou seja, sem contar capô, portas, tampa do porta-malas e outros painéis de fechamento. Há, também, peças feitas de aço de alta resistência, de liga de magnésio e também polímero reforçados de fibra de carbono.

Audi A8 - Audi Space Frame
Alumínio
Componentes de alumínio, como perfis extrudados, chapas e nós fundidos sempre foram características do design do Audi Space Frame e continuam fortemente presentes em sua nova geração, representando 58% de toda a composição da carroceria.

Audi A8 - Audi Space Frame
Peças de alumínio fundido no novo Audi Space Frame – Audi A8

Isso não quer dizer que não houve aprimoramentos. Nas peças fundidas (localizadas na imagem acima), novas ligas com tratamento térmico elevaram o seu limite de resistência à tração para mais de 230 MPa – e a resistência ao escoamento para 180 MPa. A nova liga dos perfis extrudados também apresenta valores significativamente superiores, com 280 e 320 MPa, respectivamente.

Fibra de carbono
Em termos de dimensão total, o painel traseiro de polímero reforçado de fibra de carbono, de ultra-alta resistência e de elevada rigidez, é a maior peça de toda a estrutura. Sozinha, ela é responsável por nada menos que 33% da rigidez torsional apresentada pelo veículo como um todo.

Audi A8 - Audi Space Frame

A Audi desenvolveu um novo processo de produção, no qual as camadas de fibra de carbono são dispostas em um painel base através de fitas de 5 centímetros de largura. Isso permite que as camadas de fibras, que variam de seis a 19, dependendo da região, sejam dispostas de forma a otimizar a absorção de forças e impactos, tanto no sentido longitudinal como transversal. O novo processo de disposição das camadas de fibra também permitiu eliminar a etapa intermediária de produção da chapa de fibra de carbono – agora, o painel com as camadas é molhado com resina epoxi e curado em poucos minutos.

Aço
Uma combinação de alta resistência de componentes de aço conformados a quente se faz presente na parte inferior do painel frontal, nas soleiras laterais, nos pilares B e a seção dianteira da linha do teto. Algumas dessas peças de metal em chapa são fabricadas em espessuras variadas e também recebem tratamento térmico parcial – o que reduz o peso e aumenta sua resistência, especialmente nas áreas do veículo que são particularmente críticas para a segurança.

Magnésio
A lista de materiais é completada pela barra estabilizadora dianteira em magnésio, que em comparação com a versão anterior consegue uma redução de 28% no seu peso.

Audi A8 - Audi Space Frame

Parafusos de alumínio fazem a conexão com a cúpula das torres dos amortecedores, garantindo a manutenção da rigidez torsional. O design da peça ainda garante que, em caso de colisão, a força seja absorvida e distribuída para três diferentes direções.

Inspiração na natureza
O princípio adotado pelos engenheiros do Audi Lightweight Design Center no desenvolvimento do Audi Space Frame, na década de 1990, foi inspirado na natureza. “Em uma colméia de abelhas, por exemplo, somente a quantidade de material estritamente necessária para sua função é utilizada”, diz Bernd Mlekusch, chefe do Audi Lightweight Design Center.

Audi A8 - Audi Space Frame

Segundo o executivo, o ASF seguiu o preceito de usar “o material certo, no lugar certo, na quantidade certa”, com o uso de alumínio na forma de perfis extrudados, peças fundidas e chapas. Cada componente individual exibe formas e junções diversas, dependendo de sua função específica.

Segundo a Audi, o uso de materiais diversificados na terceira geração do Audi Space Frame não beneficia o consumidor final apenas no que diz respeito à redução de peso final do veículo, mas também em outras áreas. Por exemplo, a rigidez torsional, um item diretamente relacionado à dirigibilidade do veículo, ao nível de ruído e à segurança, também melhorou em 24%.

Os processos de união
O novo A8 demandou a construção de novas instalações na fábrica de Neckarsulm, na Alemanha. Segundo a Audi, são três pavimentos, cada um com 50 mil metros quadrados, onde trabalham 500 pessoas, divididas em três turnos, e estão instalados 500 robôs, 90 sistemas de adesivagem, 60 parafusadeiras automáticas, 270 sistemas de rebitagem e 90 pinças de solda de resistência por ponto. Muitos dos robôs performam vários processos diferentes – nos intervalos eles “trocam” as ferramentas que serão necessárias para a próxima tarefa.

Audi A8 - Audi Space Frame
União de materiais dissimilares no novo Audi A8

Além da nova planta, o desenvolvimento do novo Audi Space Frame demandou também o uso – e o desenvolvimento – de novos processos e técnicas de união, já que agora passou-se a unir materiais dissimilares também. Como já abordado anteriormente pelo Aluauto, o aprimoramento dos processos de união são fundamentais para a utilização intensiva do alumínio. Segundo a Audi, o novo Audi Space Frame, que fará sua estréia na nova geração do sedã A8, utiliza nada menos que 14 técnicas de união diferentes.

Audi A8 - Audi Space Frame


A grafagem com roletes, ou roller hemming
, é usada em todas as bordas das portas traseiras e dianteiras. Graças ao design possibilitado por essa técnica, os engenheiros obtiveram um ganho de 3,6 centímetros no recorte das portas, ampliando o espaço para entrada e saída dos passageiros e, também, aumentando a visão do motorista em volta da coluna A – o que representa um aumento na segurança.

O processo do “roller hemming” é acompanhado, ainda, pela rebitagem por perfuração (grip punch riveting), que fixa a parede lateral em sua posição – sendo suportada, ainda, pela adesivagem estrutural. Neste exemplo específico, a adaptação dos processos de união possibilitou o conceito multi-material, uma vez que permitiu combinar a parede de alumínio com as chapas de aço de ultra-alta resistência conformados a quente – que formam a linha do teto, a coluna B e as soleiras.

A solda a laser remota é uma solução inédita na indústria automobilística, desenvolvida pela Audi com conjunto com a Precitec, que promoveu uma redução de custos de 90% comparado com o sistema de solda a laser convencional. O raio laser se move através de um espelho de digitalização ao invés da movimentação da cabeça emissora ou da mesa em que estão as peças a serem unidas. De acordo com a Audi, uma solda que , no processo convencional levava 24,79 segundos para ser finalizado, com a nova técnica é feita em apenas 11,56 segundos.

Audi A8 - Audi Space Frame - Solda a laser remota
Equipamento de solda a laser remota da Audi

O novo processo, além de mais rápido, oferece um controle muito mais eficiente com processos mais simples – fato que é o principal fator para a redução dos custos. A solda a laser remota também utiliza menos energia (33 kJ/m contra 62 Kj/m), o que proporciona uma outra vantagem, já que faz com que a solda seja menos sujeita à fissuras, o que permite que o novo processo seja usado também nas chapas mais finas.

Usado na traseira no novo A8, nos canais de drenagem de água, a solda MIG de alumínio baseado no processo de transferência de metal a frio, é outro novo desenvolvimento. Houve uma modificação essencial na geometria do bocal de gás inerte, que tornou possível elevar a velocidade do processo para 50 mm/s e também proporcionar um aspecto de solda bem refinado. Comparado com o processo MIG convencional, o novo processo é três vezes mais rápido e, ainda, permitiu uma redução na indução de calor – representando uma economia de energia, também. Para assegurar que a linha de solda esteja posicionada corretamente, com a precisão necessária, o processo é acompanhado por um sistema de detecção e rastreamento da linha de costura.

No que diz respeito à solda de resistência por pontos do alumínio também ocorreram avanços. O uso de pinças de soldagem com eletrodos mais energizados permitiu reduzir a indesejável adesão do eletrodo de cobre aos componentes de alumínio. Por fim, o refinamento da solda convencional a laser, permitiu que a união do teto do A8 com as paredes laterais seja feita com praticamente sem espaçamento entre as duas partes.

Outras tecnologias
Além da nova plataforma ASF, o Audi A8 deve trazer muitas outras novidades, a maior parte delas revelada apenas no lançamento do carro. Mas a Audi já adiantou que o modelo vai ter uma suspensão inteligente, capaz de identificar irregularidades no piso com antecedência, ajustando seus componentes de modo a evitar que trancos sejam transmitidos para o interior da cabine, maximizando o conforto.

O sistema utiliza uma câmera instalada na dianteira do veículo para monitorar o piso, ao ritmo de 18 vezes por segundo, garantindo, segundo a Audi, um rodar suave mesmo em ruas e estradas esburacadas. O sistema de suspensão integra, em cada uma das rodas, um motor elétrico que é responsável pelo seu ajuste em tempo real – para tanto, eles são alimentados por uma bateria de 48 volts.

Audi A8 - Audi Space Frame - Suspensão inteligente

A suspensão inteligente também está preparada para entrar em ação no caso de um acidente. Se os sensores do veículo detectarem a iminência de uma colisão lateral, em velocidades acima de 25 km/h, em apenas meio segundo os motores se encarregam de elevar a suspensão em até 8 centímetros no lado que será atingido. Dessa forma, o impacto se concentra na estrutura do assoalho, uma área mais reforçada, o que reduz a transferência do impacto para os ocupantes.

Por fim, a Audi também revelou que o novo A8 terá um sistema de esterçamento das rodas traseiras, proporcionando um diâmetro de giro menor nas manobras de estacionamento. Outras novidades, porém, devem surgir até o lançamento oficial. 

É certo que o A8 será apenas o primeiro modelo a se valer do novo Audi Space Frame, que continua apostando no alumínio como o seu principal material. A novidade deve incorporada nos demais modelos da marca à medida em que as novas gerações forem sendo lançadas e, além disso, é possível que muitas inovações e processos cheguem aos modelos da Volkswagen, Porsche e Lamborghini – todas marcas pertencentes ao mesmo grupo.

A8 2018 marca estreia do novo Audi Space Frame

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