22 de agosto de 2017
É o que revela pesquisa da Ducker Worldwide, frente à tendência de adoção do veículo multi-material na indústria automobilística

Por Marcio Ishikawa |

Ao longo da próxima década, a participação do conteúdo de alumínio continuará aumentando na construção de carros de passageiros e de picapes na América do Norte – e em um ritmo cada vez mais rápido, sem precedentes na história. O volume total de alumínio por veículo, de um patamar de 180 quilos em 2015, subirá para mais de 211 quilos em 2020, representando um total de 13% do peso total do veículo. Esta é a principal conclusão do mais recente estudo da Ducker Worldwide, encomendada pelo Grupo de Transporte de Alumínio (ATG – Aluminum Transportation Group) da Aluminum Association.

“O alumínio permanece como o material automotivo cuja participação mais cresceu desde que estamos acompanhando o mix de materiais automotivos”, afirma Abey Abraham, diretor de automóveis e materiais da Ducker Worldwide. O estudo ainda ressalta a tendência da adoção, por parte dos fabricantes, de projetos de veículo multi-material (como o recém apresentado Audi A8, que estreia a nova geração do Audi Space Frame), apontando ainda que a substituição dos materiais é essencial para a redução de peso, fator crucial diante dos desafios impostos para a indústria automobilística frente às rígidas legislações de emissões de poluentes e gases do efeito estufa. “Nessa visão, o material mais adequado é o escolhido para cada aplicação e esta evolução é que está direcionando para o aumento da penetração do alumínio.”

A indústria automobilística, por sinal, já inicia uma nova transição: a da eletrificação da frota. Recentemente, o Reino Unido anunciou que a comercialização de automóveis equipados com motor a combustão, incluindo modelos híbridos, será proibido no país a partir de 2040 e outros países já seguiram ou estão em vias de seguir o mesmo rumo. O desafio em relação à redução de peso, no entanto, continua, já que a autonomia das baterias tem relação direta com a massa do veículo – o que mantém a relevância do alumínio intacta. “No topo de quarenta anos de crescimento contínuo, a indústria do alumínio está experimentando um nível de crescimento sustentável jamais visto antes em qualquer outro mercado ou setor de produtos”, disse Heidi Brock, presidente e CEO da Aluminum Association. “Nossa indústria está preparada para manter os níveis de investimento para aumentar nossa capacidade produtiva no mesmo ritmo em que a demanda continuar aumentando.”

Além da análise do cenário entre 2015 e 2020, o estudo da Ducker Worldwide também avaliou as perspectivas para a próxima década, divididos em três potenciais cenários

Projeções para 2020
Em 2020, o conteúdo total de alumínio nos veículos leves produzidos na América do Norte aumentará para mais de 4 milhões de toneladas. Entre 2012 e 2015, o aumento registrado foi de 29% e, segundo avaliação da Ducker, em apenas um ano, entre 2015 e 2016, o volume total aumentará outros 6%.

Mais relevante que o volume total de alumínio, dado que é influenciado também pelo aumento na produção de veículos prevista pelo estudo (atingindo mais de 18,8 milhões de unidades em 2020), é o fato de que, em apenas cinco anos, a média de conteúdo de alumínio por veículo aumentará mais de 31 quilos, superando a casa dos 211 quilos – e a média da participação do alumínio no peso dos veículos em ordem de marcha saltará de 10% para 13%. A indústria automobilística norte-americana deverá alcançar, nesse período, uma redução em massa de 45,35 kg (2,6%) em relação ao peso total do veículo de 1739,52 quilos em 2015. Desse montante, o alumínio contribuirá diretamente com mais da metade, responsável pela redução de 25,85 quilos.

2015 2020
Conteúdo médio de alumínio por veículo, em quilos 180 211,3
Participação do alumínio no peso em ordem de marcha, por veículo 10% 13%
Peso médio em ordem de marcha, por veículo, em quilos 1739,5 1694,1

Outro ponto significativo no aumento da participação do conteúdo de alumínio vem da análise da divisão de participação do alumínio entre os principais componentes e sistemas do veículo, onde se observa que o conteúdo de alumínio nos motores será reduzido em pouco mais de cinco quilos. Esse fato é explicado pelo pelo fenômeno do downsizing, no qual diversas inovações tecnológicas permitem extrair níveis semelhantes de potência com a redução na capacidade de deslocamento ou até mesmo com a redução no número de cilindros – ou seja, os propulsores passam a ter um volume menor.

Essa redução, no entanto, é amplamente compensada principalmente pelo aumento da penetração em painéis de fechamento, com um aumento superior a 17 quilos. Outros sistemas que se destacam nesse ponto são estruturas de crash-boxes, mangas de eixo e peças estruturais fundidas a vácuo: juntas, elas serão responsáveis por quase 32 quilos adicionais de conteúdo de alumínio.

O fenômeno do downsizing faz com que, na análise das categorias de veículos, a adição do conteúdo de alumíno seja mais baixa entre os modelos menores – menos de meio quilo será adicionado na categoria na A/B, por exemplo, entre 2015 e 2020, totalizando 118,84 kg. O volume de alumínio adicional é bem mais significativo entre os veículos maiores, como picapes e SUVs.

O estudo conclui que, em 2020, a média de conteúdo de alumínio nos veículos de passageiros será de 164,2 kg; nas picapes, de 237,22 kg. O aumento mais significativo entre os veículos maiores é explicado, além da questão do downsizing, pelo fato de que SUVs e picapes precisam se valer de programas de redução de peso mais agressivos para atingir as metas de economia de combustível do CAFE.

Analisando o mix de materiais na tendência da adoção dos veículos multi-materiais, o estudo conclui que a substituição de materiais deverá resultar em uma redução superior a 45 quilos. Como as decisões em relação aos materiais a serem adotados já foi definida para praticamente todos os carros que serão lançados no mercado dentro desse período, é bastante seguro concluir que, desse montante, o alumínio será responsável pela redução de 57% do peso:

O alumínio nos automóveis, por produto

As chapas de alumínio para painéis de fechamento devem aumentar de 10,43 kg por veículo em 2015 para 27,66 kg em 2020 – um crescimento de 2,5 vezes em um período de cinco anos. É esperado um aumento na penetração dos capôs de alumínio de 50% em 2015 para 71% em 2020 – enquanto a penetração das portas deverá subir de menos de 5% em 2015 para mais de 25% em 2020. Já em relação às chapas para componentes estruturais (body-in-white) o conteúdo deve crescer de 6,35 kg em 2015 para 11,79 kg por veículo (83% no período). Painéis de fechamento e chapas estruturais, combinadas, alcançarão 39,45 kg por veículo em 2020.

Já o conteúdo total de extrudados, incluindo formas, tubos, hastes e barras, aumentará de 16,32 quilos por veículo em 2015 para 22,22 quilos em 2020. Haverá um aumento significativo de 65% nas extrusões de alumínio para peças de crash-boxes, que deverão em quase seis quilos por veículo, um aumento de 65%. Os componentes estruturais extrudados deverão aumentar para quase dois quilos – aumento de 100% até 2020. A penetração nos suportes do pára-choque aumentará de 33% em 2015 para 54% em 2020.

As peças fundidas a vácuo de alumínio para componentes da carroceria e subchassis devem ter um aumento acima do esperado nas previsões feitas anteriormente, subindo de 1,17 quilo por veículo em 2015 para 6,53 quilos em 2020. Os fundidos e forjados de alumínio para mangas de eixo devem aumentar de 5,48 kg por veículo em 2015 para 7,43 kg em 2020 (+35%). No geral, o conteúdo dos forjados deve crescer de 3,58 kg por veículo em 2015 para 4,21 kg em 2020 – já os conteúdos fundidos (alta pressão, molde permanente, areia e outros) irão cair de 129,63 quilos para 69,76 quilos por veículo – redução essa ocasionada principalmente pela perda de conteúdo nos motores, em função do processo de downsizing.

Conclusões
Desde a publicação do estudo da Ducker encomendado pelo ATG, em 2015, houveram  algumas mudanças significativas nas tendências da indústria. A mudança mais importante está no timing de adoção que painéis de fechamento e peças de estrutura de carroceria em alumínio são incorporados aos veículos, especialmente para grandes picapes e SVUs. O padrão emergente tem mais alumínio adicionado com cada mudança de modelo ao longo de um período de dez a quinze anos – até que todos os painéis de fechamento e pelo menos metade da estrutura de carroceria sejam em alumínio. Um padrão bastante diferente do que a Ford realizou com a F-150, que teve uma mudança mais abrupta.

Este novo padrão consegue gerenciar melhor os aumentos de custos associados à estrutura de carroceria body-in-white em alumínio e painéis de fechamento. Ao mesmo tempo, dá a materiais complementares e à eletrificação, uma maior oportunidade para impactar o resultado final. Com novos métodos de junção, estruturas de carroceria multi-material são muito mais prováveis – e viáveis – ​​do que há três anos.

Nesse cenário, aço de alta resistência, magnésio, polímeros reforçados de fibra de carbono e policarbonato são materiais fundamentais. No entanto, peças estruturais body-in-white e painéis de fechamento em alumínio são a chave para atingir tanto os objetivos, tanto aqueles  regulatórios de emissões como os das fabricantes, no que diz respeito aos avanços nos veículos ao longo dos próximos dez ou quinze anos.

Alumíno nos automóveis: crescimento sem precedentes

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