Projecto FEUP

2010/2011

MATERIAIS USADOS NA CONCEPÇÃO DE

UM AUTOMOVÉL

Que materiais poliméricos são utilizados e quais os

respectivos componentes?

Autores:

Carlos Ascensão (emt10017)

Carlos Ribeiro (em10110)

João Filipe (em10071)

Jorge Moreira (em 10133)

Júlio Silva (em10064)

Grupo:

MMM505

Docente:

Prof. José Ferreira Duarte

Monitor:

André Lhamas

Conteúdo

Abstract ........................................................................................................................................3

Introdução ....................................................................................................................................4

Polímeros .....................................................................................................................................5

Termoplásticos .........................................................................................................................5

Termorrígidos (Termofixos) ......................................................................................................5

Elastómeros (Borrachas) ..........................................................................................................5

Processo de transformação dos polímeros ..................................................................................6

Materiais poliméricos utilizados num automóvel ........................................................................7

Polietileno de alta densidade (HDPE) .......................................................................................7

Polipropileno (PP).....................................................................................................................7

Policarbonato (PC)....................................................................................................................8

Poliuretano (PU) .......................................................................................................................8

Poli cloreto de Vinila (PVC) .......................................................................................................8

Outros Polímeros .....................................................................................................................9

Vantagens e desvantagens .........................................................................................................10

Reciclagem ..................................................................................... Erro! Marcador não definido.

Conclusão ...................................................................................................................................11

Bibliografia .................................................................................................................................12

Abstract

Ao longo dos últimos anos tem sido crescente o uso de materiais poliméricos na

indústria automóvel substituindo o vidro e o metal, por exemplo. As vantagens são imensas e é

isso que pretendemos demonstrar neste trabalho. Como introdução, iremos falar dos

materiais poliméricos de forma geral, e em seguida, abordaremos a sua utilização de forma

mais específica na indústria automóvel. Para finalizar mostramos algumas das formas a que

esses materiais dão origem no automóvel.

Introdução

A Unidade Curricular Projecto FEUP é tomada por nós como uma disciplina de

integração e iniciação nesta mesma Faculdade pois tem como objectivo dar a conhecer aos

alunos de primeiro ano não só a Faculdade em si como também os recursos por essa

disponibilizados como o CICA ou a biblioteca, por exemplo.

Durante as primeiras semanas tivemos formação nos chamados “soft skills” que no

futuro viriam a ser úteis para a realização do relatório, do poster, da apresentação e também

para nos ajudarem para o resto da nossa vida como engenheiros. A todas as equipas foi

distribuído um tema e um problema correspondente, sendo que o nosso tema foi - “Materiais

usados na concepção de um automóvel”- e o problema foi - “Que matérias poliméricos são

utilizados e quais os respectivos componentes?”. Considerámos que o tema do trabalho é

interessante e que sem dúvida vai de encontro com algumas das disciplinas dos nossos cursos.

Os objectivos finais para cada uma das equipas são elaborar um relatório Técnico/

Científico sobre o tema proposto a cada uma delas, a concepção de um poster, e, por fim, uma

apresentação oral diante de um júri em que é feita a apresentação em que se defende o

trabalho realizado (Tema/Projecto no âmbito do curso). Para que tudo isto seja possível, cada

equipa tem o auxílio de um monitor e a coordenação de um docente. Em virtude disto

agradecemos desde já a ajuda e prontidão com que o nosso professor supervisor José Duarte e

o nosso monitor André Lhamas nos presenciaram ao longo desta Unidade Curricular.

Visto que o nosso tema consiste na presença de materiais poliméricos num automóvel

e os seus constituintes definimos desde então os seguintes objectivos da equipa:

Visitar uma linha de produção de materiais poliméricos, sendo que foi-nos

aconselhada uma empresa em específico (Simoldes - Oliveira de Azeméis)

pelo Professor Supervisor;

Idealização de uma apresentação oral eficaz e memorável, não fugindo à

apresentação e exposição dos conteúdos propostos;

Ganhar estofo teórico no campo do tema proposto e receber formação em

“soft skills” que nos virá a ser útil durante toda a nossa vida académica na

FEUP;

Facilitar a integração e aprender a utilizar os recursos disponibilizados pela

Faculdade;

Polímeros

Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas.

Desta forma, Os polímeros podem dividir-se em termoplásticos, termorrígidos e elastómeros

(borrachas).

Termoplásticos O Termoplástico é um dos tipos de plásticos mais encontrados no mercado. Pode ser fundido

diversas vezes, sendo que alguns podem dissolver-se em vários solventes. Logo, a sua

reciclagem é possível, característica vantajosa da sua utilização.

•PC - Policarbonato Aplicações: Cd’s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, divisórias, vitrines, etc.

Imagem 1

Termorrígidos (Termofixos)

Esta variante dos polímeros tem como principal característica rigidez e fragilidade, sendo

muito estáveis a variações de temperatura. Uma vez acabados, não se voltam a fundir. O

aquecimento do polímero acabado promove a decomposição do material antes de sua fusão,

tornando sua reciclagem complicada.

• Baquelite: usada em tomadas, telefones, etc..

Imagem 2

Elastómeros (Borrachas) Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: não são passíveis de ser

fundidos, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termofixos. Tal como

os termofixos a sua reciclagem é complicada pela incapacidade de fusão.

• Elastómeros (borrachas) Aplicações: pneus, câmaras de ar, vedações, mangueiras de borracha.

Imagem 3

Processo de transformação dos polímeros

Na indústria dos polímeros existem processos de transformação que permitem que

estes dêem origem a peças para serem utilizadas em diversas aplicações. São muitos os

processos, mas os que mais se destacam e mais importância ganham são os três que

apresentamos em seguida.

Moldagem por extrusão: Uma extrusora consiste essencialmente num cilindro em que no interior gira um parafuso de arquimedes (rosca sem fim), que promove o transporte do material plástico. Este é progressivamente aquecido, plastificado e comprimido, sendo forçado através do orifício de uma matriz montada no cabeçote existente na extremidade do cilindro e promovido ao longo do cilindro e no cabeçote geralmente por resistências eléctricas, vapor ou óleo. O perfil contínuo que sai da matriz, parcialmente amolecido, é submetido a um resfriamento numa banheira com água. Depois é picotado, para obtenção do grão ou pellet. A moldagem por extrusão pode também ser utilizada para obtenção de um produto acabado, como um filme de PEBD, para uso como caso plástico, ou um tubo de PVC ou PE.

Imagem 4

Moldagem por sopro: A moldagem por sopro permite a confecção de peças ocas, como frascos ou garrafas, além, de embalagem para materiais de limpeza. O processo consiste na expansão de um pré-formado aquecido de material plástico, sob acção de ar comprimido, no interior de um molde bipartido. Em contacto com o molde, o material resfria e endurece, permitindo a abertura da ferramenta e a remoção do artefacto.

Imagem 5

Moldagem por injecção: A moldagem por injecção é o processo mais comum de moldagem de plásticos. Consiste na introdução de uma composição moldável fundida num molde fechado, frio ou pouco aquecido, por intermédio de pressão, fornecida por um êmbolo. O material preenche as cavidades do molde e o artefacto é posteriormente extraído.

Imagem 6

Materiais poliméricos utilizados num automóvel

Hoje em dia os automóveis têm inúmeras peças poliméricas, como tal vamos apenas

abordar alguns tipos de polímeros existentes nos automóveis nos dias de hoje.

De seguida então, vamos fazer uma pequena lista de peças que são feitas com

materiais poliméricos, o tipo de polímero utilizado nas mesmas e as suas respectivas

características.

Polietileno de alta densidade (HDPE) Quimicamente é o plástico mais simples e também é o polímero mais comum e barato. Como é resistente ao calor e tem uma baixa permeabilidade é utilizado na produção da caixa de triângulo de reserva, do reservatório da água do pára-brisas, no sistema de distribuição de combustível e no próprio tanque de combustível.

Imagem 7 - Assento de bebé para

automóvel em HDPE

Polipropileno (PP) Plástico derivado do propeno e é facilmente reciclável. Tem boa resistência a riscos, boa durabilidade, flexibilidade e também é barato. As peças que podemos encontrar num automóvel com este polímero são: Bandeja traseira que está sobre o porta malas, caixa da bateria, de primeiros socorros, do cinto de segurança, do retrovisor interno e na caixa eléctrica central, calotas, carpetes, cobertura da bateria, do volante e dos amortecedores, conduto de aspiração de ar e nos condutos de ar, console, corpo do filtro de ar, depósito de expansão da água de refrigeração do motor e do fluido de freio, empunhadura do freio da mão, estribo de acesso das portas, frisos laterais, grades de circulação de ar, nos insertos dos encostos de cabeça, no quebra-sol e no descanso do braço, painéis das portas, painel de instrumentos, pára-choques, porta-cassetes, porta-luvas, protecção da borda dos pára-lamas, da correia dentada e do ventilador do radiador, revestimento da coluna de direção, das colunas, do marco da porta, do porta-malas, do tecto, dos bancos, do interior dos pára-lamas e da lateral do tecto, spoiler traseiro (porta-malas), spoiler traseiro (tecto), tampas da bateria e ventilador.

Imagem 8 - Altifalante para automóvel

em polipropileno

Policarbonato (PC) Este polímero é termoelástico e é bastante semelhante ao vidro, tem grande resistência ao impacto, boa estabilidade, resistente à chama, capacidade de reflectir a luz e estável em relação às radiações ultravioleta. Como tal, podemos encontrar este polímero em peças como os faróis, as lanternas e no painel de instrumentos dos automóveis.

Imagem 9 - Automóvel com tejadilho em

policarbonato em vez do vidro

Poliuretano (PU) É conhecido por ter um grande isolamento, resistência a abrasão, absorve energia com facilidade e também tem uma fácil processabilidade. É utilizado na produção de pára-choques, em estofos para os bancos, nas tampas de suporte do motor e no enchimento dos pára-choques.

Imagem 10 - Rodas em poliuretano

Poli cloreto de Vinila (PVC) Este polímero é conhecido por ser utilizado, por exemplo, no revestimento das linhas telefónicas e, devido à sua alta resistências a chamas e flexibilidade de processamento, é utilizado nos filtros de ar e de óleo, em painéis e interiores e, por fim, no revestimento dos bancos, de fios e de cabos eléctricos.

Imagem 11 - Tapete para automóveis em PVC

Outros Polímeros Para além destes polímeros acima referidos ainda existem muitos outros utilizados na

confecção dos automóveis como:

• Poli Óxido de Metileno (POM) – Usado em alavancas das portas, suportes de espelho

retrovisores, fechaduras, cintos de segurança, etc;

• Poli Tetrafluoroetileno (PTFE) – Usado na bomba de combustão eléctrica e no guião do

pistão do amortecedor entre outros;

• Poli Teleftalato de Butileno (PBT) e Poli Teleftalato de Butileno de alto impacto (PBT-HI) –

Usado nas carcaças dos motores e nas bombas de circuitos, cinzeiros, sistemas de ignição, etc;

• Polímeros de Líquido-Cristalinos (LCP) – Utilizado nos retrovisores laterais, no suporta da

bobina e na tampa do air-bag;

• Poli Sulfeto de Fenileno (PPS) – Usado na carcaça dos faróis e nas válvulas do filtro de ar;

• Poliamida (PA) – Usado nas engrenagens e no escaninho do air-bag;

• Poli Metacrilato de Metila (PMMA) – Utilizado nas lanternas e em fibras óptica (caso o

automóvel em questão as possua);

• Copoli Estireno-butadieno-acrilonitrila (ABS) – Usado em grades, calotas e no painel de

instrumentos;

• Copoli Estireno-acrilonitrila (SAN) – Apenas utilizado nas grades de ventilação;

• Poli Óxido de Metileno/ Poliamida (Noryl GTX) – Apenas usado no pára-lama;

• Poli Tereftalato de Butileno/ Policarbonato (Xenoy) – Usado no painel de instrumentos e

pára-choques, painéis laterais externos (devido à sua resistência mecânica, química e a altas

temperaturas);

• Poli Tereftalato de Etileno (PET) – Usado na carcaça das bombas, no carburador, no limpador

de pára-brisas e em componentes eléctricos.

Como podemos constatar, existe um número interminável de constituintes poliméricos

nos automóveis, pelo que apenas nomeamos e explicámos os que considerámos mais

relevantes e os que são utilizados mais frequentemente a nível geral de indústrias.

Vantagens e desvantagens

Como é óbvio, não há progressos perfeitos e, por isso, estes materiais usados na

indústria automóvel têm algumas vantagens e desvantagens que de seguida vou enumerar:

Vantagens

Desvantagens

Redução de peso (devido ao facto das peças poliméricas serem mais leves que as tradicionais peças metálicas)

Aumento da segurança

Redução de custos (os variados tipos de plásticos são relativamente baratos)

Redução do tempo de produção (ex: é muito mais rápido fazer um tabelier para um carro com material polimérico do que metálico)

Menores investimentos na construção dos mesmos (para além de ser rápido é barato)

Aumento da resistência à corrosão

Ausência de ferrugem (ao invés do que acontece com todo o tipo de materiais metálicos)

Possibilidade de designs mais modernos

Formatos mais complexos (devido à boa maneabilidade dos vários materiais poliméricos)

Facilidade na produção

Veículos mais silenciosos

Melhor uso do espaço

Redução de emissões de CO2 (como a densidade dos polímeros é baixa, como consequência é consumido menos combustível quando o automóvel se movimenta)

Aumento do conforto (ex: assentos)

Alto índice de fiabilidade

Deterioração por acção térmica e ambiental (os materiais poliméricos não são muito resistentes a temperaturas elevadas)

Facilidade de manchas permanentes

Deformação permanente elevada (devido à sua fácil maneabilidade)

Baixa resistência ao impacto (Devido à sua maneabilidade também)

Dificuldade de adesão de película de tinta

Inflamabilidade (são bem mais inflamáveis que os materiais metálicos)

Baixa estabilidade dimensional

Podemos verificar que embora a utilização de polímeros na indústria automóvel tenha

algumas desvantagens, reparamos que são pequenas consequências em relação ao grande

número de vantagens que encontramos na utilização dos mesmos. Estas desvantagens são

comuns na esmagadora maioria dos materiais plásticos.

Por isso vemos tantos carros com cerca de 100 quilos de plástico em vez de vermos

essas peças serem substituídas por peças metálicas que poderiam pesar 200 ou 300 quilos

mais.

Conclusão

A equipa MMM-505 tinha como objectivo fazer uma visita a uma linha de

campo, porém, a mesma não se pôde verificar visto que para além de termos tido

grande dificuldade em contactar a empresa também não era tarefa fácil coordenar os

horários de todos os elementos do grupo visto que para além de todos os elementos

do grupo serem de turmas diferentes, as horas dispendidas na hipotética visita de

campo seriam muitas pelo que o grupo acordou não realizar a visita à Simoldes, uma

empresa em Oliveira de Azeméis que fabrica materiais poliméricos.

Segundo o que pesquisámos, a utilização de polímeros na concepção de um

automóvel tem muitas mais vantagens do que a não utilização dos mesmos, logo a sua

utilização deve acontecer. Constatámos ao longo do tempo de pesquisa que existe um

número interminável de constituintes poliméricos nos automóveis, pelo que por esse

mesmo motivo não podemos referi-los a todos.

Sendo assim, podemos afirmar que a presença de materiais poliméricos nos mais

variados sectores de um automóvel revolucionou por completo toda a sua concepção, desde a

redução de custos, a diminuição de massa, o que implica um menor consumo, logo uma menor

emissão de CO2. No fundo, um conjunto de vantagens que sem dúvida se sobrepõe às

desvantagens da sua utilização.

Bibliografia

Fraioli, Luca. 1999. História da Ciência e da Tecnologia – O Século da Ciência. Lisboa.

ASA Editores II, S.A. – Portugal

Rugi, Roberto. 1998. Química. Lisboa. ASA Editores II, S.A. – Portugal

Sitografia:

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