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trabalho de conclusão de curso
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FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM DESIGN
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
EDUARDA FERREIRA CERQUEIRA
REDESIGN DA TAMPA DO PORTA-LUVAS DO MODELO FOX
UTILIZANDO MATERIAIS SUSTENTÁVEIS
VOLTA REDONDA
2011
FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM DESIGN
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
REDESIGN DA TAMPA DO PORTA-LUVAS DO MODELO FOX
UTILIZANDO MATERIAIS SUSTENTÁVEIS
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao curso de Design do
UniFOA como requisito à obtenção do
título de bacharel em Design com ênfase
Produto.
Aluna: Eduarda Ferreira Cerqueira
Orientadora: Profª. Drª. Daniella Regina
Mulinari
VOLTA REDONDA
2011
FOLHA DE APROVAÇÃO
Eduarda Ferreira Cerqueira
Redesign da tampa do porta-luvas do modelo Fox utilizando materiais
sustentáveis
Daniella Regina Mulinari
Banca examinadora:
________________________________________
________________________________________
________________________________________
Dedico este trabalho primeiramente a
Deus, pois me ajudou a vencer os
obstáculos iluminando meus passos; e
aos meus pais pelo esforço, dedicação e
compreensão em todos os momentos de
minha vida.
Agradeço aos meus pais, minha irmã e
toda minha família por compartilharem
comigo cada conquista realizada; a todos
que caminharam do meu lado ao longo do
curso, principalmente meu namorado, que
me incentivou em todos os momentos e
não me deixou desistir nos momentos de
fraqueza; a minha orientadora que
sempre acreditou em mim e nos meus
sonhos; aos meus amigos, que fizeram
com que as lembranças ficassem
especiais; e a cada professor que me
acompanhou por todo este ciclo de
conhecimento e maturidade, obrigada
pela paciência e dedicação de cada um
de vocês.
RESUMO
O processo de globalização da indústria automobilística trouxe grandes
oportunidades para a difusão de novos materiais e têm incentivado pesquisas para
produzir “veículos verdes”. Dessa tomada de consciência ambiental surgiu o
conceito de desenvolvimento sustentável e o Ecodesign. Portanto, o objetivo
principal deste projeto foi redesenhar a tampa do porta-luvas do carro Fox e inserir
materiais sustentáveis a partir de um compósito polimérico reforçado com fibras
naturais, visando comercializar veículos que consumam menos combustíveis e
emitam menos poluentes, que sejam mais leves e tenham menor impacto ambiental
ao longo do seu ciclo de vida.
Palavras-Chave: Ecodesign; porta-luvas; compósito; fibras naturais.
ABSTRACT
The globalization process of the auto industry has brought great opportunities
for the dissemination of new materials and have encouraged research to produce
"green cars". This environmental awareness came the concept of sustainable
development and ecodesign. Therefore, the main objective of this project was to
redesign the lid of the glove compartment of the Fox car and enter sustainable
materials from a polymer composite reinforced with natural fibers, in order to sell
vehicles that use less fuel and emit fewer pollutants, which are lighter and have less
environmental impact over its life cycle.
Keywords: Ecodesign, glove compartment, composite, natural fibers.
SUMÁRIO
2.1 Gerais .................................................................................................... 16
2.2 Específicos ............................................................................................ 16
2.3 Operacionais ......................................................................................... 16
5.1 Sustentabilidade .................................................................................... 21
5.2 Ecodesign ............................................................................................. 21
5.3 Compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais ....................... 22
5.4 Fibras naturais....................................................................................... 25
5.5 Bagaço de cana-de-açúcar ................................................................... 27
5.6 Matrizes Poliméricas ............................................................................. 28
5.7 História do plástico automotivo.............................................................. 29
5.8 Classificações dos plásticos automotivos ............................................. 30
5.9 Polipropileno.......................................................................................... 31
5.10 Funções dos produtos industriais ........................................................ 32
5.11 A história do automóvel ....................................................................... 33
5.12 O Automóvel no Brasil ......................................................................... 35
5.13 O mercado do automóvel .................................................................... 36
5.14 História do Fox .................................................................................... 40
5.15 Porta-luvas do carro FOX .................................................................... 40
5.15.1 Tampa do porta-luvas do carro FOX ............................................ 41
5.16 Processo de Produção do Porta-luvas ................................................ 44
5.17 Custo ................................................................................................... 45
5.18 Aspectos ergonômicos ........................................................................ 45
5.18.1 Análise da tarefa ........................................................................... 46
5.18.2 Requisitos projetuais .................................................................... 49
5.19 Análise de similares ............................................................................ 50
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 14
2 OBJETIVO ......................................................................................................... 16
3 JUSTIFICATIVA ................................................................................................. 18
4 PROBLEMATIZAÇÃO ........................................................................................ 20
5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 21
5.19.1 Porta luvas de carros populares da Volkswagen .......................... 50
5.19.2 Porta-luvas de carros populares da Fiat ....................................... 51
5.19.3 Porta-luvas de carros populares da Peugeot ................................ 53
5.19.4 Similares de porta-óculos ............................................................. 55
5.19.5 Similares de pegas ....................................................................... 56
5.19.6 Similares de porta-moeda ............................................................. 56
5.19.7 Similares de porta-cartão .............................................................. 57
6.1 Sustentabilidade e Ecodesign ............................................................... 58
6.2 Compósito polimérico reforçado com fibras do bagaço da cana de
açúcar .................................................................................................................... 58
6.3 Aspectos ergonômicos .......................................................................... 59
6.4 Porta-luvas do carro Fox ....................................................................... 59
7.1 Objetivo ................................................................................................. 60
7.2 Características ...................................................................................... 61
8.1 Formulação ........................................................................................... 63
8.2 Desenvolvimento do Material ................................................................ 64
8.2.1 Preparação e modificação das fibras provenientes do bagaço de
cana ................................................................................................................... 64
8.2.2 Obtenção dos compósitos .................................................................. 65
8.3 Análise do Material ................................................................................ 67
8.3.1 Ensaio mecânico de Tração ........................................................... 67
8.3.2 Ensaio mecânicos de Impacto ........................................................ 69
8.3.3 Ensaio mecânico de Flexão ............................................................ 70
8.3.4 Microestrutura dos materiais........................................................... 70
8.4 Geração de Alternativas ........................................................................ 72
8.4.1 Desenvolvimento ............................................................................ 72
8.4.2 Análise de Alternativas ................................................................... 77
8.4.3 Escolhas de Alternativa .................................................................. 78
8.5 Detalhamento Técnico da Alternativa Escolhida ................................... 79
6 ANÁLISE DE DADOS ........................................................................................ 58
7 SÍNTESE ............................................................................................................ 60
8 METODOLOGIA................................................................................................. 62
8.5.1 Materiais Escolhidos ....................................................................... 79
8.5.2 Acabamento.................................................................................... 80
8.5.3 Custo com a fibra do bagaço de cana-de-açúcar ........................... 81
8.5.4 Dimensões ...................................................................................... 82
8.5.5 Mecanismo de abertura .................................................................. 82
8.6 Desenho Técnico .................................................................................. 84
8.7 Rendering .............................................................................................. 84
9 CONCLUSÃO .................................................................................................... 87
10 REFERÊNCIAS .............................................................................................. 88
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - BMW série e as fibras naturais. ................................................................ 24
Figura 2 – Estrutura da Fibra ..................................................................................... 26
Figura 3 - Primeiro automóvel criado por Benz. ........................................................ 33
Figura 4 - Primeiro automóvel produzido em série. ................................................... 34
Figura 5 – CLIO. ........................................................................................................ 38
Figura 6 - Modelo Fox 2011. ..................................................................................... 39
Figura 7 – Modelo Flex da Ford. ............................................................................... 40
Figura 8 – Porta luvas do carro Fox .......................................................................... 41
Figura 9 – Parte externa da tampa do porta-luvas do carro Fox. .............................. 42
Figura 10 – Vista frontal da parte interna da tampa do porta-luvas do carro Fox. ..... 42
Figura 11 - Perspectiva da parte interna da tampa do porta-luvas do carro Fox. ...... 43
Figura 12 – Sistema de funcionamento de abertura do porta-luvas. ......................... 43
Figura 13 – Sistema para encaixe da tampa do porta-luvas ao painel. ..................... 44
Figura 14 – Vista superior de homem norte-americano percentil 99 com medidas
antropométricas. ........................................................................................................ 47
Figura 15 - Vista superior de mulher norte-americana percentil 1 com medidas
antropométricas ......................................................................................................... 48
Figura 16 – Medidas antropométricas das mãos das mulheres. ............................... 49
Figura 17 – Medidas antropométricas das mãos dos homens. ................................. 49
Figura 18 - Porta-luvas do modelo Cross Fox Volks ................................................. 50
Figura 19 - Porta-luvas do modelo Pólo. ................................................................... 51
Figura 20 - Porta-luvas do modelo Gol. ..................................................................... 51
Figura 21 - Porta-luvas do modelo Pálio Fire. ........................................................... 52
Figura 22 - Porta-luvas do modelo Pálio. .................................................................. 52
Figura 23 - Porta-luvas do Modelo Punto. ................................................................. 53
Figura 24 - Porta-luvas do modelo Uno. .................................................................... 53
Figura 25 – Porta-luvas do Modelo 206..................................................................... 54
Figura 26 – Porta-luvas do Modelo Escapade. .......................................................... 54
Figura 27 – Porta-luvas do modelo 307..................................................................... 55
Figura 28 – Modelos de porta-óculos. ....................................................................... 55
Figura 29- Modelos de pegas. ................................................................................... 56
Figura 30 – Modelos de porta-moeda........................................................................ 57
Figura 32 – Fluxograma do material a ser aplicado .................................................. 62
Figura 33 – Fibras in natura e modificadas. .............................................................. 64
Figura 34 - Homogeneizador de plásticos. ................................................................ 65
Figura 35 – Calandras. .............................................................................................. 66
Figura 36 – Moinho granulador (RONE). ................................................................... 66
Figura 37 – Equipamento para ensaios mecânicos, Injetora Jasot 300/130. ............ 67
Figura 38 - Máquina EMIC utilizada para o ensaio de tração .................................... 68
Figura 39 - Máquina PANTEC utilizada para o ensaio de impacto. ........................... 69
Figura 40 – Porta-luvas do modelo Fox..................................................................... 72
Figura 41 – Porta-luvas de carros da marca Peugeot. .............................................. 73
Figura 43- Caixa morfológica. ................................................................................... 74
Figura 44- Combinação de acessórios 1. .................................................................. 75
Figura 45 – Combinação de acessórios 2. ................................................................ 76
Figura 47 – Porta-moedas da 3ª geração de alternativas. ........................................ 78
Figura 50 – Detalhamento de materiais..................................................................... 80
Figura 51 – Porta-óculos com tela sintética. .............................................................. 81
Figura 52 – Porta-moeda com tela sintética. ............................................................. 81
Figura 53- Tampa do porta-moedas fechado. ........................................................... 83
Figura 54 – Tampa do porta-moedas aberto. ............................................................ 83
Figura 59 – Rendering da parte externa da tampa do porta-luvas. ........................... 85
Figura 60 – Rendering da parte interna do porta-luvas. ............................................ 86
Figura 55 – Desenho Técnico da tampa do porta-luvas. ........................................... 96
Figura 56 – Desenho Técnico do porta-moedas. ...................................................... 97
Figura 57 – Desenho Técnico do Porta-óculos. ........................................................ 98
Figura 58 – Referência a itens na tampa do porta-luvas. .......................................... 99
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Comparação entre fibras naturais e as fibras de vidro ............................. 23
Tabela 2 - Os materiais poliméricos e suas aplicações. ............................................ 31
Tabela 3 - Descrição dos compósitos de PP reforçados com fibras deslignificadas
provenientes do bagaço de cana. ............................................................................. 67
Tabela 4 – Resultados do ensaio de tração. ............................................................. 68
Tabela 5 – Resultados do ensaio de impacto............................................................ 70
Tabela 6 – Resultados do ensaio de flexão. ............................................................. 70
ANEXOS
Anexo 1 ...........................................................................................................96
14
1 INTRODUÇÃO
O processo de globalização da indústria automobilística trouxe grandes
oportunidades para a difusão de novos materiais e têm incentivado pesquisas para
produzir “veículos verdes”, onde todo o ciclo de vida do produto é planejado e
gerenciado de forma a evitar qualquer impacto ambiental (MULINARI, 2009).
A preservação do meio ambiente é hoje uma das grandes questões globais.
Dessa tomada de consciência ambiental surgiu o conceito de desenvolvimento
sustentável, que, na indústria automobilística vem associando a gestão ambiental à
qualidade e a competitividade do automóvel. Hoje é certo que o futuro do automóvel
e de sua indústria passa, necessariamente, pela capacidade dos fabricantes de
reduzir e/ou compensar seus efeitos danosos ao meio ambiente, desde a fabricação
de materiais à reciclagem de autopeças e de veículos em seu fim de vida
(MULINARI, 2009).
Segundo Medina e Gomes (2003), qualquer busca de solução deverá partir
das características básicas do problema automóvel versus meio ambiente, como:
grande volume de resíduos que o automóvel representa; grande diversidade de
materiais presentes em seus componentes; toxidade de alguns elementos químicos
desses componentes; extensão e globalização de sua cadeia produtiva; crescimento
mundial de seu mercado consumidor; e rápida evolução recente de suas tecnologias
e de seus materiais.
Então, buscando opções para substituir insumos sintéticos, a indústria
automobilística tem desenvolvido pesquisas com utilização de recursos renováveis,
como as fibras naturais. Tais fibras já são utilizadas na fabricação de peças de
automóveis proporcionando qualidade e bem estar ao usuário (LUZ, 2008).
Dentre suas formas de aplicação estão o uso no enchimento de bancos e
encostos de cabeça, laterais e painéis de portas, painel de instrumentos, canal de
ar, revestimento do teto, caixa de rodas e outros. Para tais aplicações são utilizados
o bagaço de cana, sisal, juta, curauá, fibra de coco entre outras (MULINARI, 2009).
Além disso, os resíduos dessas fibras são gerados em grande quantidade e a
proposta de utilização, como por exemplo, do bagaço de cana-de-açúcar, é muito
interessante. A fibra de bagaço de cana possui relativa vantagem com relação à
15
abundância e custo, já que é um produto secundário das indústrias açucareiras e
usinas de álcool.
Leão (1998) produziu uma peça feita inteiramente de polipropileno e uma
peça feita a partir de uma mistura de 50% de polipropileno e 50% de bagaço de
cana e verificou uma redução de 40% no custo. Além disso, o material pôde ser
reciclado 9 vezes e as novas peças foram mais leves.
O compósito polimérico reforçado com fibras naturais é um material
interessante, por ser altamente eficiente e, principalmente, por não poluir o ambiente
de trabalho. Além disso, a ISO 14000 dá a esses compósitos a chance de serem
considerados não somente como uma alternativa isolada, mas também uma
estratégia para reduzir problemas ambientais.
O atual carro FOX apresenta um porta-luvas simples, apesar de seu espaço
amplo não possui acessórios suficientes para se adequar ao restante do carro em
relação ao conforto para o consumidor.
Portanto, o objetivo principal deste projeto foi redesenhar a tampa do porta-
luvas do carro Fox utilizando compósito polimérico reforçado com fibras naturais, a
fim de comercializar veículos que consumam menos combustíveis e emitam menos
poluentes, que sejam mais leves e tenham menor impacto ambiental ao longo do
seu ciclo de vida, além de diminuir o custo consideravelmente do porta-luvas do
carro.
16
2 OBJETIVO
2.1 Gerais
O objetivo deste projeto foi redesenhar a tampa do porta-luvas do carro Fox
da marca Volkswagen; modificar a parte interna, inserindo alguns itens como porta-
copo e porta-óculos, e revesti-los com um material compósito polimérico reforçado
com fibras do bagaço de cana-de-açúcar, a fim de utilizar como principal ferramenta
o ecodesign.
2.2 Específicos
- Desenvolver e avaliar compósitos poliméricos reforçados com fibras de
celulose provenientes do bagaço de cana-de-açúcar;
- Redesenhar a tampa do porta-luvas do carro Fox;
- Aplicar conceitos ergonômicos;
- Aplicar conceitos de Ecodesign;
2.3 Operacionais
- Levantar dados sobre sustentabilidade
- Levantar dados sobre Ecodesign
- Levantar dados sobre compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais
- Levantar dados sobre fibras naturais
- Levantar dados sobre bagaço de cana-de-açúcar
- Levantar dados sobre plásticos
- Levantar dados sobre funções dos produtos industriais;
- Levantar dados sobre a história do automóvel;
- Levantar dados sobre o mercado do automóvel;
- Levantar dados sobre o processo de produção do porta-luvas;
- Levantar dados sobre o custo do porta-luvas;
17
- Levantar dados sobre os aspectos ergonômicos;
- Realizar uma análise de similares;
- Síntese;
- Desenvolver material;
- Analisar o Material compósito;
- Desenvolver novo porta-luvas;
- Desenvolver desenho-técnico;
- Desenvolver protótipo.
18
3 JUSTIFICATIVA
Há algum tempo são visíveis no planeta acontecimentos catastróficos em
decorrência do impacto ambiental. Vários estudos direcionam para as causas
humanas, pela evolução da ciência e pelo lançamento de tecnologias em busca do
conforto no homem. Apesar das perspectivas de avanços na melhoria do
ecossistema, ainda há muito a fazer.
Existem legislações que obrigam as indústrias a estudarem melhor o
emprego dos recursos para a redução do impacto ambiental (MARINELI, 2008). Um
exemplo disso são as indústrias automotivas que têm sido pressionadas a reduzir o
peso dos componentes de seus veículos.
A aceitação ambiental de um produto é a marca do novo século, e as
questões como reciclabilidade, toxicidade dos materiais e menor consumo global de
energia passaram a fazer parte da estratégia competitiva das empresas e a integrar
o projeto de produtos desde o design e da seleção dos materiais (NAVEIRO;
PACHECO; MEDINA, 2005).
Com isso, não só as indústrias, mas também a humanidade tende a mudar
suas formas de pensamento e de agir, e assim adequando-se às necessidades do
planeta.
Na área automobilística, há uma crescente preocupação na aplicação de
materiais ditos sustentáveis, bem como a redução de peso de materiais. Algumas
peças feitas de metais nos automóveis já foram substituídas por polímeros de
diferentes tipos, que se adéquam a cada estrutura com resistência similar
(MALAGUETA, 2003). Com esta substituição os materiais ficaram mais leves,
apresentando uma vantagem se comparado à emissão de gases gerados pela
queima de combustível.
Com a diminuição do peso do automóvel, o esforço do mesmo será menor e a
emissão de gases conseqüentemente diminuirá. Alguns materiais já são aplicados
na tentativa da redução de peso dos automóveis, os quais apresentaram uma
redução no consumo de combustível (SANTOS, 2006).
O uso do polímero puro (PU, PP, PE) na injeção de objetos aplicados na parte
interna não é favorável às questões ecológicas exigidas atualmente, pois
19
dependendo do tipo utilizado aumenta o impacto ambiental, devido ao tempo que
levará para ser degradado no meio ambiente. As empresas, de uma maneira geral
encaram a reciclagem do plástico injetado como a melhor solução de adequação às
leis ambientais. Porém, alguns tipos geram o dobro de energia na produção e são
difíceis para a separação de componentes. Torna-se então inviável financeiramente
insistir neste recurso (NAVEIRO; PACHECO; MEDINA, 2005).
Desta forma, a inserção de fibras naturais em materiais poliméricos tem
contribuído para a redução do impacto ambiental. As fibras naturais são materiais
abundantes, e, dependendo da fonte de onde são retiradas, se não existir um fim
nobre, ou seja, uma forma de utilizá-las, o destino será o lixo (MULINARI, 2009).
Portanto, o objetivo deste projeto foi recriar um design da tampa do porta-
luvas de um carro já existente no mercado utilizando como ferramenta o ecodesign.
Foram utilizados compósitos de polipropileno reforçados com fibras de celulose
proveniente do bagaço de cana- de- açúcar obtido da proução de bioetanol,
diminuindo a quantidade de plástico no automóvel e tornando-o ecologicamente
correto.
O desenvolvimento do porta-luvas de carros populares partiu do interesse de
aumentar o conforto para os consumidores, pois é visível a necessidade da
fabricação envolvendo o uso do material compósito em alguns componentes, como
é o caso de compartimentos para objetos. Com isso, foi desenvolvido um objeto
sustentável, que consuma menos materiais.
20
4 PROBLEMATIZAÇÃO
Os veículos consomem uma quantidade excessiva de combustíveis derivados
do petróleo. Desta forma as indústrias automotivas são responsáveis em fazer
melhorias nos automóveis, por meio do emprego de novas tecnologias e o
fornecimento de produtos mais eficientes do ponto de vista do consumo de
combustível, assim como a indústria de petróleo busca desenvolver novas fontes de
energia como o álcool e o biodiesel (MARINELLI et al., 2008).
Assim, tem surgido um grande interesse mundial no desenvolvimento de
novas tecnologias que possibilitem a utilização de produtos com menor impacto
ambiental, destacando-se o emprego das fibras naturais.
Neste contexto os plásticos reforçados com fibras sintéticas têm recebido
especial atenção por originarem várias questões que devem ser focalizadas,
principalmente a não-biodegradabilidade e a dificuldade de reciclagem, o que acaba
por gerar um grande acúmulo deste tipo de material em depósitos, lixões e na
própria natureza (MARINELLI et al., 2008).
Portanto, o projeto foi destinado a um carro específico com design precário
em seus porta-luvas, que necessitam de mais acessórios para o conforto do
consumidor, além da preocupação com o material a ser utilizado.
21
5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Para embasar este trabalho realizou-se uma consistente pesquisa
bibliográfica, que inicia com a definição dos principais pontos que serviram para a
elaboração do produto.
5.1 Sustentabilidade
A sustentabilidade ambiental é um objetivo a ser atingido e não, uma direção
a ser seguida (MANZINI; VEZZOLI, 2008). Em outras palavras, nem tudo que
apresenta algumas melhorias em temas ambientais pode ser considerado realmente
sustentável. Para ser sustentável, cada proposta apresentada deverá responder aos
seguintes requisitos a seguir:
Basear-se fundamentalmente em recursos renováveis (garantindo ao
mesmo tempo a renovação);
Aperfeiçoar o emprego dos recursos não renováveis (compreendidos
como o ar, a água e o território);
Não acumular lixo que o ecossistema não seja capaz de renaturalizar (isto
é, fazer retornar às substâncias minerais originais e, não menos
importante, às suas concentrações originais);
Agir de modo com que cada indivíduo, e cada comunidade das sociedades
“ricas”, permaneçam nos limites de seu espaço ambiental e, que cada
indivíduo e comunidade das sociedades “pobres” possam efetivamente
gozar do espaço ambiental ao qual potencialmente têm direito.
E a sustentabilidade na indústria automobilística vem associando a gestão
ambiental à qualidade e a competitividade do automóvel.
5.2 Ecodesign
Nos últimos anos a indústria automotiva tem sido pressionada a reduzir o
peso dos componentes de seus veículos, e conseqüentemente os consumos
22
energéticos. A aceitação ambiental de um produto é a marca do novo século, e as
questões como reciclabilidade, toxicidade dos materiais e menor consumo global de
energia passaram a fazer parte da estratégia competitiva das empresas e a integrar
o projeto de produtos desde o design e da seleção dos materiais.
Dessa forma, engenheiros de projeto e designers têm trabalhado dentro dos
princípios Design for the Environment - DFE, Design for Recycling - DFR ou Design
for Disassembling - DFD, significando que todas as considerações ambientais são
parte integrante do projeto do produto (FURTADO, 2009).
O ecodesign é a expressão sucinta desses princípios e consiste em projetar
ou conceber produtos de forma mais ecológica possível. Portanto, o ecodesign
assegura que o produto seja proveniente do uso mais racional possível de energia,
de água e matérias-primas, e que possa incluir estudos sobre biodegradação e (ou)
reciclagem de resíduos de processos de produção e de produtos em fim de vida
(FURTADO, 2009).
Por isso, as montadoras começaram a usar a análise de ciclo de vida como
apoio a seleção de materiais e têm introduzido a reciclabilidade de forma
sistemática, como critério de escolha entre alternativas técnicas equivalentes. Assim
os novos modelos consomem menos materiais e combustíveis, emitem menos
gases responsáveis pelo efeito estufa e são mais seguros e recicláveis. Esses
resultados têm sido obtidos com a participação direta dos produtores de materiais
automotivos e autopeças, o que propicia uma rápida e ampla difusão das inovações
obtidas, pois esses produtores são fornecedores comuns a várias montadoras.
5.3 Compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais
Nos últimos anos tem surgido um grande interesse mundial no
desenvolvimento de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais. Estes
materiais têm sido considerados “ecologicamente corretos”, mostrando-se viável na
substituição, de polímeros reforçados com fibras de vidro e outras cargas. Um fator
importante que favorece o emprego de fibras naturais como insumo renovável é a
crescente perspectiva de economia de energia por meio da redução de peso dos
componentes, bem como os aspectos ligados à recuperação das matérias-primas e
23
ao reaproveitamento dos materiais no final do ciclo de vida do produto (MULINARI,
2009).
A Tabela 1 elucida as principais vantagens das fibras naturais quando
comparadas às fibras de vidro.
Tabela 1 - Comparação entre fibras naturais e as fibras de vidro (WAMBUA; IVENS; VERPOEST,
2003)
Propriedades Fibras
Naturais
Fibras de Vidro
Densidade Baixa Alta
Reciclabilidade Sim Não
Fonte renovável Sim Não
Consumo de energia para a produção Baixo Alto
Abrasividade aos equipamentos Não Sim
Risco á saúde quando inalada Não Sim
Descarte ambiental Biodegradável Não-biodegradável
Além das vantagens apresentadas na Tabela 1, diversas fibras naturais,
denominadas materiais lignocelulósicos, são produzidas em praticamente todos os
países e agregam um caráter social no seu cultivo.
A indústria automobilística tem demonstrado interesse na utilização de
materiais reforçados com fibras naturais, para aplicação em componentes de
revestimentos internos de veículos, como por exemplo, laterais, teto, painel, e
também para elevar o conforto e atuar como elemento de acabamento (MULINARI,
2009).
A BMW tem investido no desenvolvimento destes materiais buscando, entre
outros aspectos, a preocupação com as questões ecológicas, o preço e a
disponibilidade destes materiais na natureza (SCRIBD, 2011). O BMW série 7, por
exemplo, emprega 24 kg de materiais renováveis, dentre os quais mais de 13 kg são
fibras naturais (Figura 1). Estes materiais são utilizados nos revestimentos de portas
além de outras partes internas do veículo.
24
Figura 1 - BMW série e as fibras naturais (MULINARI, 2009).
Diversos trabalhos e projetos dentro da área de utilização de fibras naturais
como reforço em compósitos têm sido desenvolvidos no Brasil, podendo-se citar
entre outros, Luz, Gonçalves e Del’Arco (2008) que estudaram o processamento e
caracterização de compósitos de polipropileno reforçado com fibras de celulose e
palha do bagaço de cana, direcionado para a indústria automobilística.
Mulinari (2009) avaliou o uso da fibra de celulose proveniente do bagaço de
cana-de-açúcar como reforço em PEAD, visando aplicação na indústria
automobilística.
Uma condição fundamental para produzir compósitos termoplásticos com
fibras naturais é a qualidade das fibras utilizadas em termos de pureza e
granulometria. As fibras devem ser moídas de forma a se obter tamanho e
distribuição definidos, normalmente na faixa de 0,1 a 10 mm (JAYARAMAN, 2003;
MIGNEAULT et al., 2009). Além do tamanho, o tipo de fibra utilizada tem grande
influência nas propriedades dos compósitos. As fibras mais usadas são: sisal, juta,
linho, curauá, coco, bagaço de cana e banana.
A adição de fibras naturais aos termoplásticos pode conferir uma melhora nas
propriedades mecânicas, provocando um aumento na resistência à tração do
compósito comparado ao polímero puro, além da redução de custo obtida no
compósito, advinda da menor densidade do material.
25
Dentro do contexto apresentado, as fibras de bagaço de cana são materiais
que possuem ampla possibilidade de aplicação para o desenvolvimento de
compósitos reforçados com fibras naturais.
5.4 Fibras naturais
Aproximadamente 100 anos atrás, cordas, embalagens, roupas e também o
papel eram feitos de fibras naturais locais, como cânhamo, o linho, etc. Em 1896,
por exemplo, poltronas de aviões e tanques de combustíveis eram feitos de fibras
naturais com pequenas quantidades de ligantes poliméricos onde geralmente eram
utilizadas resinas fenólicas ou melamina-formaldeído (PINTO, 2007).
Em 1908, os primeiros compósitos baseados em fibras naturais foram
aplicados para a fabricação de grandes quantidades de canos, tubos e placas, para
suprir a indústria eletrônica.
Atualmente, por questões ambientais têm surgido um renascimento na
utilização de materiais naturais, principalmente na indústria automobilística e de
embalagens (ex.: caixas, painéis de carros, etc.). Neste contexto utilizam-se fibras
naturais para reforçar tanto materiais termoplásticos como termorrígidos.
As fibras naturais são baseadas em suas origens (clima local, umidade local,
idade da planta, etc.) sendo que a disponibilidade de tais fibras e as suas
propriedades mecânicas são em geral pré-requisitos para a viabilidade e o sucesso
de sua aplicação. Podem ser classificadas em grupos de acordo com o tipo e a parte
do vegetal de onde ela é retirada sendo que as cinco principais classes de fibras
correspondem às fibras de: (1) gramíneas, (2) folhas, (3) caule, (4) sementes e
frutos, (5) madeira (PINTO, 2007).
As fibras classificadas como naturais podem ser divididas segundo a sua
fonte de origem: mineral, animal e vegetal. As fibras minerais são formadas por
cadeias cristalinas com grande comprimento, como as do asbesto. As fibras de
origem animal têm cadeias protéicas, enquanto as vegetais apresentam cadeias
celulósicas (ZAH, 2007).
Atualmente, as fibras naturais tais como as fibras de sisal, bambu, coco,
bananeira e outras tem se destacado, devido à sua abundância, disponibilidade. Os
26
principais componentes das fibras naturais são a celulose, hemicelulose, lignina,
pectinas, extrativos (componentes de baixo peso molecular) e cera (ZAH, 2007).
Figura 2 – Estrutura da Fibra (MEGIATTO, 2010)
As fibras naturais podem ser consideradas compósitos naturais, que são
constituídos principalmente de fibrilas de celulose incorporada numa matriz de
lignina (Figura 2). As fibrilas de celulose são alinhadas ao longo do comprimento da
fibra, o que resulta em máxima resistência à tração e flexão, além de fornecer rigidez
no eixo das fibras, portanto é também um material anisotrópico. A eficiência do
reforço da fibra natural está relacionada com a natureza da celulose e sua
cristalinidade (LEÃO, 2009).
A qualidade da fibra pode ser aumentada por processos tecnológicos como,
por exemplo, a deterioração microbiana (os quais são feitos de modos físicos ou
27
químicos atualmente) ou pelo novo processo de explosão a vapor (processo por
pressão) utilizados para a deslignificação e separação das fibras celulósicas
(fibrilação). No processo de explosão a vapor, o próprio vapor (e aditivos se
necessário), sob pressão e com aumento de temperatura, penetram nos espaços
entre as fibras e os feixes de fibras e por isso as lamelas intermediárias e as
substâncias aderentes às fibras são isoladas, e podem ser removidas por lavagem
(PINTO, 2007).
5.5 Bagaço de cana-de-açúcar
De acordo com Leite (2002), a cana-de-açúcar é cultivada em mais de cem
países, é originária da Índia e com o decorrer do tempo sua cultura se expandiu para
o mundo todo. Esta planta é uma das que possuem maiores qualidades, entre as
culturas comerciais, por sua eficiência e assimilação de fotossíntese e capacidade
de produzir massa verde composta por açúcares, amidos, proteínas e compostos
lignocelulósicas.
Do ponto de vista de suas potencialidades, utilizando tecnologia química e
biotecnológica, a cana dará lugar a um número importante de produtos, apenas
superados pelos que se obtêm da petroquímica. A utilização dos produtos e
subprodutos da cana permite um desenvolvimento industrial dentro de um ciclo
fechado de aproveitamento integral, que abrange até os resíduos, utilizando-se
estes de forma tal que não prejudiquem o meio ambiente e ao mesmo tempo tenham
utilidade econômica.
A diversificação a partir da cana-de-açúcar oferece às empresas importantes
vantagens: matéria-prima renovável, altos rendimentos em biomassa,
compatibilidade com o meio ambiente, um importante número de alternativas
produtivas para escolher e uma menor dependência na comercialização de um só
produto (LEITE, 2002).
O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, por isso e por outras
vantagens a fibra proveniente do bagaço da cana tem se destacado. Segundo a
Companhia Nacional de Abastecimento (2011), a previsão do total de cana que será
moída na safra 2010/11 é de 624.991 mil toneladas, com incremento de 3,40% em
28
relação à safra 2009/10, o que significa que haverá 20.477 mil toneladas a mais para
moagem nesta safra. Com a exceção da região sul, que teve a produção reduzida
em 3,40%, às demais regiões apresentam incremento da matéria prima,
destacando-se as regiões norte (39,20%) e centro-oeste (24,20%).
Como a cana de açúcar é usada para a produção tanto de açúcar quanto de
álcool, o bagaço da cana é o resíduo produzido em maior escala na agroindústria
brasileira, com sobras anuais estimadas em 60 milhões de toneladas, o que tem
causado sérios problemas de estocagem, além do impacto ao meio ambiente. Com
isso, o uso do bagaço de cana, além de ser utilizado em grande parte para a
geração de energia, tem se prestado para diversas aplicações, tais como: reforço
para compósitos poliméricos, componentes para indústria de construção civil, entre
outras (MULINARI et. al, 2009; LUZ; GONÇALVES; DEL’ARCO, 2007; LUZ et al.,
2008).
5.6 Matrizes Poliméricas
A escolha da matriz polimérica dependerá das propriedades físicas,
mecânicas e térmicas exigidas para uma determinada aplicação, como também do
processo de fabricação escolhido e do custo associado.
Os polímeros mais usados em compósitos poliméricos são os termoplásticos
e os termorrígidos. A principal diferença entre estes dois tipos está no
comportamento quando aquecidos, isto é, os termoplásticos são polímeros capazes
de serem moldadas várias vezes, devido às suas características de se tornarem
fluidos sob ação da temperatura e depois se solidificarem quando há um decréscimo
de temperatura. Por outro lado, os termorrígidos não se tornam fluidos devido à
presença de ligações cruzadas entre as cadeias macromoleculares (MULINARI,
2009).
A utilização de polímeros termoplásticos tem crescido desde a criação dos
novos termoplásticos resistentes a altas temperaturas, tais como as poliamidas,
polisulfonas dentre outros materiais.
As matrizes termoplásticas são longas moléculas com comprimento da ordem
de 20 a 30 nm (DAVIS; TROXELL; HAUCK, 1982) e fluem facilmente sob tensão
29
sem elevadas temperaturas, permitindo assim que sejam fabricadas na forma
solicitada e mantendo a forma quando resfriada à temperatura ambiente. Esses
polímeros podem ser repetidamente aquecidos, fabricados e resfriados e,
conseqüentemente, serem reciclados.
As características mais atrativas oferecidas pelos compósitos termoplásticos
são o potencial de produção a baixo custo, boa resistência ao impacto, boa
resistência à propagação de microtrincas, fácil controle de qualidade e a
possibilidade de reciclagem de matéria prima.
5.7 História do plástico automotivo
A partir da década de 70, uma série de fatores influenciou a indústria
automobilística acelerando sua evolução técnica, tais como o aumento das vendas
decorrente da globalização do setor e o conseqüente aumento da poluição pelo
número de veículos em circulação; o crescimento da consciência ecológica dos
consumidores; a melhoria tecnológica dos materiais existentes e o desenvolvimento
de novos materiais, incluindo novas ligas metálicas, novos polímeros e compósitos
(MALAGUETA, 2003).
Com a crise do petróleo houve a necessidade de diminuir o peso dos
automóveis, com o objetivo de diminuir o consumo de combustível, o qual foi
possível por meio da substituição de peças metálicas por plásticas, sem acarretar
perda de qualidade e de segurança. Essa evolução dos materiais representou
avanços técnicos importantes na indústria automobilística, mas também trouxe
novos problemas. Diferentemente dos metais, que possuem excelente
reciclabilidade, os plásticos não tinham essa característica, e passaram a ser um dos
principais problemas do descarte de veículos.
Então, para contornar a situação tanto dos materiais plásticos quanto das
suas técnicas de reciclagem têm sido desenvolvidas várias pesquisas.
De acordo com Malagueta (2003), os materiais plásticos foram introduzidos
inicialmente nos EUA nos fim dos anos 60, sua participação cresceu entre 1960 e
1970, de 11 para 45 Kg num carro médio, porém seu maior consumo foi em funções
decorativas e de acabamento interior.
30
Desta forma, houve vários incentivos na busca de maior durabilidade, maior
eficiência e menor emissão de gases. O ferro e o aço ainda representavam, em
1995, 67,5% do peso do automóvel médio contra 7,7% dos plásticos e 5,8% do
alumínio. De 1978 a 1990 houve uma substituição crescente de aço por plásticos o
que reduziu o peso médio do automóvel de 1588Kg para 1316 Kg
(MALAGUETA,2003).
Os materiais plásticos atingiram quase 8% do peso total do veículo em 1992,
mas essa participação estabilizou-se até 1996, embora as previsões em 1990
admitissem dobrar esse valor nos próximos dez anos.
A evolução dos materiais automotivos nos últimos 30 anos revela um
decréscimo dos materiais ferrosos em proveito do alumínio e dos plásticos. Contudo
os plásticos de fato são uma denominação genérica de uma família muito
diversificada, onde o polipropileno tornou-se o mais importante (MALAGUETA,
2003).
5.8 Classificações dos plásticos automotivos
Os polímeros podem ser classificados em dois grupos básicos, os
termoplásticos e os termorrígidos.
Em relação a sua aplicabilidade é possível classificá-los em plásticos de uso
geral e plásticos de engenharia. Os plásticos de engenharia pertencem à categoria
os termoplásticos, amplamente utilizados no automóvel, por apresentarem módulo
de elasticidade alto, serem leves, não corrosivos, fáceis de fabricar e processar,
terem alta tenacidade e bom isolamento térmico. Assim os termoplásticos são
capazes de substituir os metais e suas ligas nos processos de fabricação de peças e
montagem do automóvel (MALAGUETA, 2003).
Contudo esses materiais não param de evoluir quanto às suas propriedades
químicas e mecânicas, para atender às exigências de qualidade, segurança e
durabilidade para utilização em componentes automotivos que necessitem das mais
variadas propriedades. Alguns exemplos desses usos podem ser evidenciados na
Tabela 2.
31
Tabela 2 - Os materiais poliméricos e suas aplicações (MALAGUETA, 2003).
MATERIAL UTILIZAÇÃO
Policarbonato Pára-choques, calotas, suporte para
Retrovisores
Poliamida 6 com 30% de fibra de
vidro
Componentes estruturais
Misturas de policarbonato +
ABS
Freios, componentes semi-estruturais
Co-polímeros: Poliamida 6.12 Pára-lama, painel de instrumentos
Polipropileno Pára-choque, caixas de bateria
PMMA Setas, Pisca-alerta, luzes traseiras (lanterna
e freio)
PEAD Reservatórios (água, óleo de freio etc.)
PVC Revestimento do motor e de cabos
ABS, Espuma de PU e filme de
PVC, PVC
Painel de instrumentos, freios ABS (principal
componente)
5.9 Polipropileno
As propriedades físicas e químicas do polipropileno são similares ao PEAD,
apresentando menor resistência ao impacto e maior resistência térmica, maior
resistência à flexão e capacidade de retornar à geometria original após a eliminação
de um esforço sendo, por este motivo, um plástico dito com “memória”. Suas
limitações são pouca rigidez, estabilidade dimensional e resistência ao riscamento
(LIMA, 2006).
O polipropileno tem sido utilizado em várias aplicações, tais como, seringas
descartáveis, pára-choques/pára-lamas/suporte de bateria (de automóveis, ônibus e
caminhão), utensílios domésticos (potes, copos, jarras, bandejas, est.), frascos,
eletrodomésticos, brinquedos, filmes, mesas, cadeiras, e outros elementos de
32
mobiliário, estojos e embalagens para diversos produtos, pastas escolares etc
(LIMA, 2006).
5.10 Funções dos produtos industriais
No processo criação de um produto o projetista e o designer industrial devem
aperfeiçoar as funções de um produto visando satisfazer as necessidades do
usuário. Por isso, o designer industrial deve conhecer as múltiplas necessidades e
aspirações dos usuários, de forma a elaborar o produto com as funções adequadas
a cada caso (LOBACH, 2001).
Infelizmente, nas pesquisas sobre necessidades exigidas por usuários feitas
até o presente pela indústria, a ênfase tem sido dada à pesquisa das necessidades
práticas, deixando-se de lado as necessidades psíquicas e sociais dos
consumidores. O designer industrial hoje em dia ainda está pouco informado sobre
os futuros usuários de seus produtos e não tem uma informação segura sobre suas
necessidades (PORTO, 2010).
O designer é o profissional responsável pela materialização das idéias para a
satisfação das necessidades dos usuários de um projeto, que são classificados
conforme Löbach (2001) em quatro categorias: objetos naturais, que existem em
abundância sem influência do homem; objetos modificados da natureza; objetos de
arte; e objetos de uso.
O designer estabelece um papel intermediário entre o usuário e o produto,
pois ele reconhece necessidades e desejo do consumidor e o realiza por meio do
projeto para concretização em produto. Conhecer o consumidor é essencial para
atingir as expectativas do usuário na manipulação do objeto (PORTO,2010).
Com isso, existem três funções essenciais a serem analisadas para a
elaboração de um projeto, as funções práticas que são todas as relações entre um
produto e seus usuários, a função estética que é a relação entre um produto e um
usuário no nível dos processos sensoriais, e a função simbólica que é quando a
espiritualidade do homem é estimulada pela percepção deste objeto, ao estabelecer
ligações com suas experiências e sensações anteriores (LOBACH, 2001).
33
5.11 A história do automóvel
No século XIX, surgiram as primeiras carruagens sem cavalos, movidas a
vapor, porém eram muito barulhentas e lentas, então a partir de 1830, foram
aperfeiçoados veículos elétricos alimentados por baterias, mais "rápidos e
"silenciosos", porém tinham o inconveniente de não percorrer longas distâncias
porque logicamente dependiam de carga de baterias.
Karl Benz criou em 1855 o primeiro automóvel, com apenas 2 lugares e 3
rodas, e podia atingir até 13 km/h, conforme a Figura 3. Após cinco anos Étienne
Lenoir construiu o primeiro motor de combustão, com o mesmo princípio utilizado
nos motores até hoje (VR CARROS, 2011).
Figura 3 - Primeiro automóvel criado por Benz (HISTÓRIA DO CARRO, 2007).
Os motores a vapor, que queimavam o combustível fora dos cilindros, abriram
caminho para os motores de combustão interna, que queimavam no interior dos
cilindros uma mistura de ar e gás de iluminação
34
Entre 1860 e 1870, surgiu a construção de um pequeno carro movido por um
motor a 4 tempos, construído por Siegfried Markus, em Viena, em 1874. O ciclo de 4
tempos foi utilizado com êxito pela primeira vez em 1876, num motor construído pelo
engenheiro alemão Conde Nikolaus Oto.
Ao surgir a gasolina como combustível, o motor passou a ter uma alimentação
de carburante independente. Gottlieb Daimler e Karl Benz, cada um ao seu modo,
foram os primeiros a utilizar o novo combustível.
O primeiro carro nasceu na Alemanha, foi aperfeiçoado na França, mas já era
fabricado nos Estados Unidos. O primeiro carro americano, o Duryea surge em
1893. (VR CARROS, 2011).
E foi nos Estados Unidos que houve o segundo grande passo para a
popularização e evolução definitiva do automóvel, em Abril de 1908, a Ford lançou
no mercado, o Model T como mostra a Figura 4, um veículo robusto, seguro, fácil de
guiar e principalmente barato.
Figura 4 - Primeiro automóvel produzido em série. (HISTÓRIA DO CARRO, 2007).
35
A fabricação deste modelo ganhou um notável incremento a partir de 1913,
quando Henry Ford implanta a linha de montagem e a produção em série,
revolucionando a indústria automobilística (HISTÓRIA DO CARRO, 2007).
5.12 O Automóvel no Brasil
Em 1893, na cidade de São Paulo, surgiu um carro aberto com rodas de
borracha, a vapor com caldeira, fornalha e chaminé com apenas dois passageiros.
No Rio de Janeiro em 1897 o automóvel já causava furor. Em 1900, Fernando
Guerra Duval, desfilava pelas ruas de Petrópolis com o primeiro carro de motor a
explosão do país, um Decauville de 6 cavalos, movido a "benzina".
Em 1903, existia em São Paulo 6 automóveis circulando pela cidade, onde a
prefeitura tornou obrigatória a inspeção dos veículos, para fornecer uma placa de
identificação, a velocidade para o veículo também já dispunha de regulamentação
para que nos lugares estreitos ou onde havia acumulação de pessoas, a velocidade
não ultrapassaria 30 Km/h. ( VR CARROS, 2011)
A primeira corrida automobilística no Brasil ocorreu em São Paulo, no dia 26
de julho de 1908. Repórteres nacionais e estrangeiros cobriam o evento, que
também foi o primeiro de toda América do Sul. O grande vencedor foi o paulista
Sylvio Penteado, que com seu Fiat de 40 cavalos, o qual cumpriu o trajeto de 70
km/h com a velocidade de 50km/h. Em 1908 foi criado o Automóvel Clube de São
Paulo, para estimular o automobilismo na cidade, na mesma época no Rio de
Janeiro foi criado o Automóvel Club do Brasil (VR CARROS, 2011).
A paixão pelos automóveis logo trouxe a vontade de se fabricar os
automóveis aqui mesmo, e em 1907 uma empresa montou e colocou em
funcionamento em São Paulo, a Fiat.
Com US$ 25 mil (equivalente a 111 Contos de Réis) desembarcava no Brasil
a Ford Motors, instalando-se primeiramente num armazém alugado com 12
funcionários. O primeiro projeto foi a montagem do famoso modelo T, e já no ano
seguinte foram montados os primeiros caminhões, obrigando a empresa a procurar
um local maior.
36
Em 1925, chega a General Motors, logo de inicio tinha capacidade para
montar 25 carros por dia, com grande sucesso as vendas ao término desse mesmo
ano, a empresa contabilizava 5.597 veículos vendidos, obrigando a fábrica a
aumentar a produção diária para 40 veículos.
Getúlio Vargas estabeleceu que os veículos só entrassem no Brasil
totalmente desmontados, e sem componentes que já fossem fabricados por aqui.
Este foi o primeiro grande impulso para a "Nacionalização e formação de uma
Indústria Automobilística no Brasil.
No Brasil e em praticamente toda a América Latina, a produção do carro em
série só se concretizou após a Segunda Guerra Mundial. Nesse período, o Brasil
viveu a explosão da indústria automobilística. No governo de Juscelino Kubitschek,
com a promessa de realizar 50 anos em 5, montadoras de carro do mundo inteiro se
instalaram no país (VR CARROS, 2011).
Atualmente, o desenvolvimento dos carros passou a girar em torno de um
objetivo em comum: viagem rápida, conforto e segurança para os passageiros. De
acordo com a AEA – Associação Brasileira de Engenharia Automotiva, o interior dos
veículos passou por mudanças marcantes baseadas em estudos que comprovam
um crescimento da influência do Design interno na decisão de compra dos
consumidores. As montadoras passaram a investir em inovações tecnológicas no
interior dos veículos, o que aprimorou o desempenho, a funcionalidade, qualidade
segurança e ergonomia. Tais mudanças podem ser consideradas manifestações às
modificações de mercado. Em tempos globalizados, o automóvel deixou de ser
apenas um meio de transporte, sendo considerado como uma extensão da casa ou
do trabalho, principalmente se avaliarmos o fato de que se passa grande parte do
dia dentro do veículo. Deste modo, as questões referentes à “habitabilidade”
automotiva estão sendo tratadas como aspectos importantes no desenvolvimento de
veículos (IROKAWA; CUNHA; CÂMARA, 2007).
5.13 O mercado do automóvel
De acordo com o presidente da ANFAVEA (Associação nacional de veículos
automotores), Cledorvino Belini, o Brasil necessita de uma sacudida em termos de
37
competitividade, especialmente por estar em um momento de muita prosperidade na
indústria automobilística brasileira, sendo assim é uma grande oportunidade para
consolidar-se frente ao cenário internacional, ainda que para isso seja necessário
muito trabalho duro para melhorar a qualidade da indústria nacional. Existem no
Brasil 25 marcas que disputam o mesmo espaço, aguardando que o consumo de
automóveis no Brasil cresça (CULTURAMIX.COM, 2010).
A super valorização do real pode ser um dos motivos para a redução na
capacidade de exportações, e isto tem facilitado a importação de veículos. Nos
últimos cinco anos houve uma redução em torno de 50% na exportação de veículos
brasileiros, em 2005 foram cerca de 900 mil carros contra apenas 475 mil veículos
no ano de 2009 (CULTURAMIX.COM, 2010).
Estas tendências somadas aos altos investimentos só terão resultados
positivos se houver uma linha de coordenação de esforços nos diversos setores de
produção envolvidos, desde os produtores de autopeças e de aço até as poderosas
montadoras. O Brasil é o país que tem o melhor desempenho em pesquisa e
engenharia do BRIC (Brasil, Rússia, Índia e China respectivamente), pois tem
ousado; inovado e trabalhado muito (CULTURAMIX.COM, 2010).
E para inovar, o designer é essencial neste momento, e de acordo com o
Anthony Prozzi, designer da Ford nos Estados Unidos, é preciso antecipar o que irá
acontecer e segundo ele, tanto ontem como hoje as roupas e os carros refletem as
tendências de cada época (MOTOR CLUBE, 2006).
A inovação surge a cada dia com o processo de globalização da indústria
automobilística, que trouxe grandes oportunidades para a difusão de novos
materiais, mesmo os de uso ainda hoje restrito como cerâmica, e vem incentivando e
direcionando pesquisas para se produzir o “veículo verde” ainda no século XXI.
Nesse sentido tem sido fortemente impulsionado o desenvolvimento de materiais
com novas funções, novas peças e sistemas, resultado de programas de pesquisa
de longo prazo e em parceria entre montadoras e seus fornecedores, que aproxima
a pesquisa de sua utilização industrial (MEDINA, 2003).
E o que no começo era apenas o cumprimento de uma obrigação hoje se
transformou em questão de sobrevivência. Em um mundo cercado por normas
ambientais severas, organizações não-governamentais defensoras da flora e fauna
38
e consumidores cada vez mais preocupados com o fim dado a insumos usados nas
linhas de produção, empresas de diferentes setores encontram-se em uma
encruzilhada. Ou se adaptam às exigências ambientais, para manter uma boa
posição no mercado e ganhar o respeito do cliente, ou estão fora do jogo (TERZIAN,
2006).
O Brasil transformou-se em referência mundial com o início de um projeto de
pesquisa para utilização de fibras naturais (da juta, do sisal e do coco) em várias
peças dos automóveis, como bancos, apoio de cabeça, caixa de roda, painel de
instrumentos, entre outros (TERZIAN, 2006).
A Renault do Brasil, já utiliza a fibra natural derivada da juta na tampa do
porta-malas do modelo Clio (Figura 5), e resolveu desenvolver, sob a coordenação
do Laboratório de Materiais Mercosul, um estudo aprofundado sobre as
possibilidades de utilização dessas matérias-primas no maior número possível de
itens automotivos (TERZIAN, 2006) .
Figura 5 - CLIO (CATALDI, 2009)
A Volkswagen também tem utilizado fibras naturais, porém da planta curauá,
típica do norte do Brasil, na fabricação do forro e dos carpetes de toda a linha do
modelo Fox, como mostra a Figura 6. O projeto foi mostrado ao público durante a
Ecogerma 2009 (COSTA, 2009).
39
Figura 6 - Modelo Fox 2011 (Blog VW Paraguaçu, 2010).
Outra empresa que já tem se adequado aos requisitos para um “veículo
verde” é a montadora Ford, que anunciou a substituição de 30% do plástico à base
de petróleo em sua linha de veículos pelo material à base da fibra do sisal. Para
suprir o aumento esperado na demanda, o Estado se comprometeu estimular o
aumento da área plantada de sisal de 140 mil para 300 mil hectares nos próximos
três anos, segundo a Secretaria da Ciência, Tecnologia e Inovação (Secti) (GOMES,
2008).
No Canadá, a Ford produz o modelo Flex (Figura 7), onde foram utilizados a
palha do trigo para reforçar os componentes de plástico. O material utilizado no
porta-luvas do carro é composto por 20%de fibra vegetal, o que proporciona uma
economia anual de cerca de dez toneladas de petróleo e reduz as emissões de CO2
no processo de produção em até 15 toneladas (AutoPortal, 2009).
40
Figura 7 – Modelo Flex da Ford (AutoPortal, 2009).
5.14 História do Fox
O carro Fox foi comercializado inicialmente para substituir o carro Gol no
mercado, porém como o custo final do carro foi superior ao Gol, não pode ser
substituído. Mas o carro fez muito sucesso, ficando em 2º lugar dos carros mais
vendidos da Volks, perdendo somente para o Gol (ENCONTRANDOCARROS,
2011).
Apesar de aparentar um carro compacto do lado externo, o carro Fox possui
um espaço interno muito amplo, além de alto conforto. O carro foi projetado e
produzido inteiramente no Brasil.
O seu nome Fox significa raposa em inglês, o qual recebeu este nome pela
agilidade e velocidade do animal, além de ser compacto
(ENCONTRANDOCARROS, 2011).
5.15 Porta-luvas do carro FOX
O porta-luvas do carro FOX, que foi escolhido para o desenvolvimento do
projeto apresenta um espaço amplo, porém sem acessórios extras para maior
41
conforto do consumidor. A parte interna do porta-luvas está agregada ao painel,
assim, não deve ser modificada do seu padrão.
O porta-luvas possui luz no seu interior, que facilita para o consumidor o
manuseio quando estiver escuro.
Figura 8 – Porta luvas do carro Fox
5.15.1 Tampa do porta-luvas do carro FOX
A tampa original do carro Fox foi analisada, para mostrar seus pontos
positivos e negativos.
A parte externa possui uma pega muito bem elaborada com uma ergonomia
favorável ao motorista, fácil de manusear e de alta precisão, como mostra a Figura
9.
42
Figura 9 – Parte externa da tampa do porta-luvas do carro Fox.
A parte interna da tampa é simples, não possui acessórios sofisticados,
somente duas presilhas para segurar caneta e um clips para papéis, no qual há uma
dificuldade ao manuseá-lo devido ao espaço mal planejado, como é evidenciado na
Figura 10.
Figura 10 – Vista frontal da parte interna da tampa do porta-luvas do carro Fox.
Pode-se perceber também que existe um sistema para a abertura do porta-
luvas (Figura 11), que foi coberta para não ficar exposta, porém perde-se muito
espaço com este sistema.
Pega para
abertura
Presilhas e
clips para
Canetas e
papéis
43
Figura 11 - Perspectiva da parte interna da tampa do porta-luvas do carro Fox.
O sistema interno é composto de várias peças que necessitam de molas e
uma engrenagem para o sistema funcionar, como pode ser visto na figura 12.
Figura 12 – Sistema de funcionamento de abertura do porta-luvas.
Nas tampa consta um sistema para encaixe no painel muito simples e bem
elaborado, não possui outros materiais além do plástico, este sistema pode ser
observado na Figura 13.
Trava da
tampa.
Sistema para
Funcionamento
da trava
Sistema
para abertura
44
Figura 13 – Sistema para encaixe da tampa do porta-luvas ao painel.
5.16 Processo de Produção do Porta-luvas
O tampa do porta-luvas do carro é produzido separadamente do resto do seu
painel. A indústria que fabrica a peça faz a produção de 320 tampas dia, mas para
isso a empresa trabalha em três turnos de oito horas. São necessários cinco
operadores de máquinas por turno, e esta é a única mão de obra direta para
desenvolver todo o processo de transformação, desde a matéria prima até o estoque
final. As máquinas utilizadas para a produção do porta-luvas são três injetoras e
duas soldas vibracionais. Neste processo a matéria prima não necessita de mão de
obra para ser levada ao maquinário, ela é transportada da sala de estoque por
sucção direto para a injetora. Para não haver problemas de excesso de matéria
prima, é utilizado um sistema onde o material é quantificado para entrar nas injetoras
(FIGUEIREDO, 2009).
Para a produção, a injetora possui dois moldes que produzem ao mesmo
tempo as duas partes da tampa do porta-luvas com a duração de 62 segundos.
Depois as duas partes são levadas por operadores a um estoque para mais tarde
serem levadas à próxima etapa, a qual é a união destas duas peças, feitas por meio
de soldas vibracionais. Para o funcionamento da máquina é necessário apenas um
operador, que posiciona uma peça na parte de cima e outra na parte de baixo da
máquina para serem soldadas. Além das duas peças, esse mesmo operador monta
as travas e o puxador, para posteriormente ser analisada uma análise dimensional,
feito com um simulador de montagem. Todo este ciclo leva em média um minuto, e
45
após o término da tampa, elas são colocadas em prateleiras e levadas às salas de
estocagem. E para verificar a qualidade do produto as montadoras exigem alguns
testes (FIGUEIREDO, 2009).
5.17 Custo
O custo unitário de cada tampa é calculado a partir da mão de obra direta, do
custo overhead, que são as despesas gerais da empresa também chamados de
custos fixos, e do custo de matéria prima.
A tarefa não exige muita mão de obra, pois a maioria é feita com máquinas,
então foram totalizados a quantidade de 15 funcionários diretos, com os salários
estimados de acordo com a indústria de autopeças, e além dos salários, são
calculados alguns acréscimos de encargos salariais, como FGTS, férias, tributos,
que dá um total de 74,8% (FIGUEIREDO, 2009).
O custo total de mão de obra direta foi calculado em R$ 20.976,00, o polímero
considerado para futura análise como matéria prima foi o polipropileno, que tem um
valor no mercado de R$ 3,30. Para as partes de travas, e puxador foi considerado
um valor de R$ 1,00. No valor do custo overhead, entram as despesas de
eletricidade, água, manutenção, transporte, ensaios, limpeza, remuneração de
sócios e acionistas, entre outros, que obteve um total de R$ 26,81.
Sendo assim, o valor total de uma tampa de porta-luvas sai a R$ 32,68, e é
vendida pela concessionária a R$ 88,71, calcula-se ainda que a montadora tem uma
margem de lucro de 15% e a autopeças de 100%. Para a produção da tampa é
utilizado 785 g de polímero, com isso, foi calculado que de matéria prima por peça é
gasto R$ 2,59 mais R$1,00 dos encaixes(kit com 3 peças) (FIGUEIREDO, 2009).
5.18 Aspectos ergonômicos
A ergonomia tem sido chamada para atender às múltiplas demandas do
mundo produtivo, tais como, melhoria das condições materiais e instrumentais de
trabalho dos assalariados; identificação de agentes nocivos à saúde dos
trabalhadores; aprimoramento da competência profissional; transformações na
46
organização sóciotécnica do trabalho; impactos do uso de novas tecnologias;
concepção de ambientes de trabalho e produtos de consumo etc. (FERREIRA,
2008).
Pode ser definida como uma abordagem científica antropocêntrica que se
fundamenta em conhecimentos interdisciplinares das ciências humanas para, de um
lado, compatibilizar os produtos e as tecnologias com as características dos usuários
e, de outro, humanizar o contexto sóciotécnico de trabalho, adaptando-o tanto aos
objetivos do sujeito e/ou grupo, quanto às exigências das tarefas. Trata-se de uma
jovem disciplina que surgiu oficialmente na Inglaterra no final da década de 40, cujo
corpo teórico-metodológico encontra-se em estágio de estruturação e consolidação
(FERREIRA, 2008).
5.18.1 Análise da tarefa
A não adaptação correta dos postos de trabalho, bem como dos
equipamentos, podem ocasionar não somente prejuízos físicos, como também,
prejuízos psicológicos, no que se refere a interfaces e execução de comandos. Por
não estarem adequados, podem acabar ocasionando erros e conseqüentemente
stress e irritabilidade, ou ainda, em determinados casos, danos físicos ou materiais
(KONTZ, 2010).
Com isso, a ergonomia é um dos fatores que influenciam diretamente ao
conforto do motorista, e o ato de procurar objetos no porta-luvas pode causar
acidentes.
Neste trabalho para que o porta-luvas fosse projetado da melhor maneira
possível foram analisadas algumas medidas retiradas do livro de Henry Dreyfuss
Associates, onde os percentis utilizados para mediação são de 99 e 1.
As Figuras 14 e 15 mostram as medidas mínimas e máximas que foram
utilizadas na elaboração do porta-luvas, para que o esforço do motorista seja mínimo
e não atrapalhe seu campo de visão enquanto estiver dirigindo.
47
Figura 14 – Vista superior de homem norte-americano percentil 99 com medidas antropométricas
(TILLEY,2005).
48
Figura 15 - Vista superior de mulher norte-americana percentil 1 com medidas antropométricas
(TILLEY,2005).
Foram analisadas também as medidas antropométricas das mão para que
fossem inseridas nas pegas e botões do porta-luvas, para melhor manuseio e para
que o motorista não necessite fazer maior esforço ao se deslocar para abrir e utilizar
o porta-luvas. As Figura 16 e 17 evidenciam as medidas mínimas e máximas das
mão.
49
Figura 16 – Medidas antropométricas das mãos das mulheres (TILLEY,2005).
Figura 17 – Medidas antropométricas das mãos dos homens (TILLEY,2005).
5.18.2 Requisitos projetuais
Os requisitos para o projeto são as qualidades desejadas para o produto com
base nas informações geradas pelas fases iniciais de intervenção ergonômica e,
ainda, da coleta de dados sobre os similares e do perfil do usuário, pois se procura
atender a maior gama de usuários (BATISTA, 2011).
50
Este projeto está relacionado a um produto que já segue padrões de
ergonomia, por isso algumas medidas padrão foram mantidas para seguir a linha do
carro FOX.
5.19 Análise de similares
Após a realização da coleta de dados sobre o mercado de automóveis, a
pesquisa a seguir tem como foco o levantamento do design de porta luvas.
5.19.1 Porta luvas de carros populares da Volkswagen
O primeiro modelo analisado foi o Cross Fox, Figura 18, que visivelmente
evidencia a dedicação ao design do carro, porém este item no porta-luvas foi
deixado de lado. No porta-luvas não é encontrado nenhum tipo de compartimento,
porém apresenta um espaço amplo. Possui uma abertura diferenciada com maior
proximidade do motorista, facilitando o manuseio.
Figura 18 - Porta-luvas do modelo Cross Fox Volks
O modelo Pólo, apesar de apresentar-se mais sofisticado, possui um porta-
luvas mais simples, com abertura no centro, o que prejudica o motorista, e um
espaço muito pequeno, como evideniado na Figura 19.
51
Figura 19 - Porta-luvas do modelo Pólo.
O modelo gol (Figura 20) um dos mais populares da indústria Volkswagen,
apresenta um porta-luvas muito simples, com pequeno espaço interno e com uma
abertura central, sem componentes adicionais como porta-copo.
Figura 20 - Porta-luvas do modelo Gol.
5.19.2 Porta-luvas de carros populares da Fiat
Primeiramente foram analisados dois tipos de modelos existentes do Pálio, o
primeiro que é um modelo mais simples, mostrado na Figura 21, o qual apresentou
um porta-luvas bastante amplo, com porta-copo, porém com uma abertura central.
Já o modelo mais esportivo, Figura 22, possui um porta-luvas extremamente
52
pequeno e sem compartimentos adicionais, o qual apresenta uma abertura
semelhante ao Pálio mais simples contendo somente diferenças nas pegas, sendo
uma mais arredondada que a outra.
Figura 21 - Porta-luvas do modelo Pálio Fire.
Figura 22 - Porta-luvas do modelo Pálio.
O modelo Punto, apresenta diferenças em relação ao ângulo de abertura,
como mostrado na Figura 23, possui um compartimento interno similar à uma
prateleira para a separação dos objetos, apesar do espaço interno ser pequeno, e
possui uma abertura central.
53
Figura 23 - Porta-luvas do Modelo Punto.
O Novo Uno um dos modelos mais populares foi analisado, e apresentou um
porta-luvas básico, com pequeno espaço interno, sem compartimentos e com
abertura central (Figura 24).
Figura 24 - Porta-luvas do modelo Uno.
5.19.3 Porta-luvas de carros populares da Peugeot
Os modelos da Peugeot dos mais básicos aos mais completos, todos
possuem porta-luvas bem equipados com acessórios. O modelo 206 (Figura 25) um
dos mais populares da marca, apresenta um porta-luvas com compartimentos para
54
copos, óculos, cartões de visita e outros. Possui uma pega simples no centro do
porta-luvas.
Figura 25 – Porta-luvas do Modelo 206.
O modelo Escapade 2011 apresenta um porta-luvas com muitos acessórios e
detalhes. Possui porta-copo, óculos e outros objetos, e um espaço interno pequeno,
porém funcional. A abertura fica ao centro do porta-luvas, com uma pega simples e
arredondada pra melhor ergonomia, como evidenciado na Figura 26.
Figura 26 – Porta-luvas do Modelo Escapade.
O modelo 307 (Figura 27), apesar de ser um modelo mais sofisticado, segue
os padrões de conforto no porta-luvas, porém com um item a menos, o porta-copo.
Possui um espaço interno grande, além dos acessórios para cartões, e porta-óculos.
55
A abertura também é central, mas com uma pega menos arredondada que os outros
modelos.
Figura 27 – Porta-luvas do modelo 307.
5.19.4 Similares de porta-óculos
Foram analisados alguns modelos de porta-óculos para servir de inspiração
no projeto, como evidenciado na Figura 28.
Figura 28 – Modelos de porta-óculos.
O porta-óculos é um item que faz muita falta ao consumidor, e é possível
notar que existem adaptações para carros para que não arranhe as lentes do óculos,
56
como é o caso ilustrado na Figura 28, o qual é um grampo que pode-se encaixar no
para-sol do carro, onde o óculos fica preso, mas mesmo assim exposto.
5.19.5 Similares de pegas
Algumas pegas foram analisadas, para serem estudadas as melhores
ergonomias e funcionamento destas, como modelos para serem inseridos no
manuseio dos itens (Figura 29).
Figura 29- Modelos de pegas.
5.19.6 Similares de porta-moeda
Foram pesquisados alguns similares de porta-moeda, observados na Figura
30 para que através dos modelos existentes, fosse criada uma forma para inseri-lo
na tampa do porta-luvas.
57
Figura 30 – Modelos de porta-moeda.
É perceptível a importância deste item em um carro, pois já existem
adaptações para este item, para melhor organização dos objetos e maior praticidade
para o consumidor.
5.19.7 Similares de porta-cartão
Outro item pesquisado foi os similares existentes no mercado de porta-cartão
de visita e cartão de crédito, para serem inseridos na parte interna da tampa (Figura
31).
Figura 31 – Modelos de porta-cartão.
58
6 ANÁLISE DE DADOS
A partir das pesquisas feitas como levantamento de dados foram analisadas
as informações mais pertinentes para o desenvolvimento do projeto. Assim, foi
observada a importância de cada item e suas influências positivas e negativas para
serem inseridos no projeto.
6.1 Sustentabilidade e Ecodesign
Um projeto sustentável hoje apresenta grandes vantagens como a
conscientização da população, proporciona menor impacto ambiental devido aos
materiais utilizados serem de fontes renováveis, além de adequar as empresas às
necessidades exigidas pelo mercado.
Porém, apesar de todas as suas vantagens apresentam também algumas
desvantagens dependendo do processo utilizado para reciclagem ou
reaproveitamento de resíduos naturais como material. Em alguns casos o processo
de produção dos materiais a serem utilizados encarece por apresentarem um
processo longo, demorado e de custo elevado para sua produção. Além de algumas
empresas precisarem modificar todo o processo de produção de um produto para se
adequar à sustentabilidade.
A implementação do ecodesign nos projetos é de grande importância para as
empresas, pois além dos materiais sustentáveis inseridos no produto, é feito toda
uma análise do ciclo de vida do produto, desde sua matéria prima até a forma de
descarte pelo consumidor e sua degradação no meio ambiente.
6.2 Compósito polimérico reforçado com fibras do bagaço da cana de açúcar
O material compósito utilizado neste projeto apresenta grande viabilidade na
substituição do polímero puro, pois é considerado um material ecologicamente
correto. As fibras inseridas como reforço no polímero auxiliam na redução de peso
do material, devido à sua baixa densidade, pode ser reaproveitado no final de seu
ciclo de vida, e podem apresentar melhorias nas propriedades mecânicas do
59
material. Além disso, elas são encontradas com grande facilidade e abundância no
Brasil para serem reaproveitadas. Porém é preciso algumas modificações na fibra
para ter uma boa aderência ao polímero, sendo desvantajoso para algumas
empresas dependendo do processo de modificação da fibra exigido.
O material estudado apresenta uma desvantagem, que é a impossibilidade
aplicá-lo no exterior do painel e porta-luvas, pois não possui resistência ao sol e
seus raios emitidos e ao calor.
6.3 Aspectos ergonômicos
O estudo da ergonomia para ser inserido em um projeto é imprescindível, pois
as medidas corretas quando inseridas, compatibiliza os produtos e tecnologias com
as características do usuário, proporcionando uma melhor adaptação do consumidor
às exigências da tarefa.
Para este projeto, foram estudadas algumas medidas antropométricas, para
inserção de alguns itens no interior da tampa do porta-luvas, porém a maioria das
medidas precisou ser mantida para não sair do padrão da Volkswagen.
6.4 Porta-luvas do carro Fox
O porta-luvas disponibiliza um espaço interno amplo para guardar objetos,
porém podem ser mais bem aproveitado, a pega na parte externa da tampa
apresenta uma boa ergonomia para o motorista, com boa localização e
funcionalidade. Possui um sistema de encaixe ao painel bem elaborado e simples.
Porém, apesar dos pontos positivos, o porta-luvas não se adéqua ao restante
do carro em questões de conforto, sendo necessários mais acessórios.
60
7 SÍNTESE
Com base na pesquisa realizada, pode-se perceber a quantidade de
pesquisas já existentes para a geração de materiais sustentáveis, e a preocupação
das empresas para inserirem estes materiais em seus produtos para reduzir o
impacto ambiental e se adequar às novas leis ambientais e ao mercado de trabalho.
A sustentabilidade aliada ao ecodesign proporciona às empresas projetos de
grande valor, pois toda a análise do produto é feito, mostrando ser viável ou não.
As fibras naturais são muito interessantes, principalmente no Brasil, por
serem encontradas em abundância e o custo ser muito baixo. A cana-de-açúcar é
utilizada para a produção de açúcar e bioetanol, com isso seus resíduos são
gerados em grande escala, e precisam de um fim nobre.
Os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais, são materiais
resistentes, ecologicamente corretos, de fácil reciclagem e influenciam na redução
de peso de seus componentes.
O material foi estudado para possível aplicação na parte interna do porta-
luvas do carro Fox, devido às suas propriedades não serem adequadas para a
inserção na parte externa.
7.1 Objetivo
A proposta deste trabalho foi focar a sustentabilidade para redesenhar a
tampa do porta-luvas do carro Fox, utilizando um material compósito de polipropileno
reforçado com fibras de celulose provenientes do bagaço de cana-de-açúcar obtido
a partir da produção do bioetanol.
O projeto também visa influenciar e conscientizar o consumidor a reduzir o
impacto ambiental, e ao mesmo tempo mostrar que mesmo com um material
sustentável, reaproveitado de outras aplicações podem-se gerar produtos de grande
valor e proporcionar maior conforto para os consumidores, sem afetar no custo.
61
7.2 Características
Foram estudadas medidas ergonômicas para os acessórios onde as medidas
para a projeção de um porta-óculos são 16,00 cm de largura, 5,50 cm de altura e
4,50 cm de profundidade. Para um porta-cartão é necessário 9,00 cm e 5,50cm
atendendo todos os tipos de cartão, tanto os de visita quanto aos cartões de crédito,
O porta-moedas necessita uma altura máxima de 6,60 cm de profundidade para as
mãos.
As funções do produto foram levadas em conta na elaboração do projeto,
para melhor interpretação do consumidor e para que o porta-luvas, anexado ao
painel, tenha interferência na compra do carro.
Além de o projeto prezar o conforto para melhor adaptação do consumidor, o
conceito da sustentabilidade foi levado em conta, para criar uma sensação de um
“veículo verde”, o que tem chamado muita atenção devido às demandas do
mercado.
Foram analisados os pontos positivos e negativos da tampa já existente, para
que fossem modificadas somente as partes precárias e adicionados alguns itens
como um diferencial.
Em síntese, este projeto sustentável, teve como requisitos:
- Utilizar um compósito polimérico reforçado com fibra natural aproveitando os
resíduos das agroindústrias de cana-de-açúcar;
- Redesenhar a tampa do porta-luvas do modelo Fox da marca Volkswagen
inserindo mais acessórios e gerando maior conforto ao consumidor;
- Utilizar como principal ferramenta o Ecodesign, visando à sustentabilidade e
adequando-se às novas leis ambientais no mercado automotivo;
- Atender às características necessárias para uma boa adaptação do
motorista ao porta-luvas, não interferindo na ergonomia inicial do carro escolhido.
62
8 METODOLOGIA
Os métodos e procedimentos adotados para atingir os objetivos propostos
neste trabalho foram realizados para obter as informações necessárias para definir
as propriedades mecânicas dos compósitos de acordo com o novo design do porta-
luvas. O fluxograma da Figura 32 descreve um esquema geral simplificado de todas
as etapas envolvidas neste trabalho.
Figura 32 – Fluxograma do material a ser aplicado
63
8.1 Formulação
Para dar início ao desenvolvimento do projeto, primeiramente foram
formulados quais materiais seriam utilizados e os procedimentos a serem realizados
para obter o material.
Após isso, foram qualificados os pontos positivos e negativos do projeto, para
verificar o que seria realmente interessante modificar na tampa do porta-luvas.
64
8.2 Desenvolvimento do Material
8.2.1 Preparação e modificação das fibras provenientes do bagaço de cana
As fibras provenientes de bagaço de cana-de-açúcar foram gentilmente
fornecidas pela Edras Ecossistemas, localizada em Cosmópolis – SP. Primeiramente
as fibras foram secas em estufa a 50°C por 48 horas, a fim de remover a umidade.
Em seguida as fibras sofreram processos físicos de trituração e peneiração,
utilizando um liquidificador convencional e uma peneira de 25 mesh.
A modificação dos materiais lignocelulósicos (Figura 33) foi realizada no
Departamento de Biotecnologia da Escola de Engenharia de Lorena/USP, onde o
bagaço de cana de açúcar foi tratado com solução de H2SO4 1% m/v (reator de 350
mL a 120ºC, 10 min), com a finalidade de separar a hemicelulose e obter um resíduo
que contém basicamente celulose e lignina, chamado de celulignina. A celulignina
obtida foi deslignificada com solução de NaOH 1,5% m/v (reator de 350 L a 100ºC, 1
h), lavada com água até que o filtrado não apresentasse coloração amarelada
(presença de lignina), obtendo-se, assim, as fibras de celulose deslignificada.
.
Figura 33 – Fibras in natura e modificadas.
Analisando-se os aspectos visuais das fibras foi possível observar que as
fibras modificadas perderam a coloração do material inicial e também
apresentaram diferença quanto ao comprimento, o qual pôde ser evidenciado por
microscopia eletrônica de varredura.
65
8.2.2 Obtenção dos compósitos
Os compósitos foram obtidos em um homogeneizador de plásticos de
laboratório da MH Equipamentos (modelo MH-50H), disponível na Divisão de
Materiais (AMR) do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA). A mistura
entre as fibras do bagaço de cana e o polímero foi preparada dentro da cápsula bi-
partida, com arrefecimento de água. As palhetas de homogeneização giraram com,
aproximadamente, 2600 rpm na primeira velocidade e 5250 rpm na segunda,
tornando o processo de homogeneização rápido. A primeira velocidade serviu para
tirar o motor e o eixo do ponto de inércia e a segunda para misturar os materiais. E é
neste momento que o equipamento foi desligado para que não ocorresse a
degradação do material.
Para a obtenção dos compósitos, primeiramente as fibras modificadas foram
secas em estufa a 50 ºC por 3 h. O PP também foi seco à mesma temperatura,
porém por 1 h. Posteriormente, os materiais foram pesados nas proporções de 5 a
20% (m/m) de fibras. Foi preparado cerca de 400 g de cada material compósito em
bateladas de 50 g no homogeneizador de plásticos, como evidenciado na Figura 34.
Figura 34 - Homogeneizador de plásticos.
66
O tempo de mistura de cada compósito obtido também foi cronometrado.
Após a mistura, o material fundido passou entre rolos de aços inox (calandras),
seguido de resfriamento com imersão em água, como observado na Figura 35.
Figura 35 – Calandras.
Após a imersão em água os compósitos foram moídos em moinho granulador
(RONE) até passar por peneira de 13 mm e secos em estufa a 50 ºC por 3 h (Figura
36).
Figura 36 – Moinho granulador (RONE).
Os compósitos moídos previamente secos foram injetados em molde
contendo cavidades com dimensões específicas para ensaios mecânicos, utilizando
67
uma Injetora Jasot 300/130, disponível na Divisão de Materiais (AMR) do Comando-
Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), como observado na Figura 37.
Figura 37 – Equipamento para ensaios mecânicos, Injetora Jasot 300/130.
A Tabela 3 apresenta os compósitos os quais foram obtidos com diferentes
proporções.
Tabela 3 - Descrição dos compósitos de PP reforçados com fibras deslignificadas provenientes do
bagaço de cana.
Amostra Tipo de fibra
reforçada
Quantidade de PP (%
m/m)
Quantidade de reforço
(% m/m)
CB5% Fibra deslignificada 95 5
CB10% Fibra deslignificada 90 10
CB20% Fibra deslignificada 80 20
8.3 Análise do Material
8.3.1 Ensaio mecânico de Tração
68
Os ensaios de tração foram realizados no Laboratório de Ensaios Mecânicos
da EEL/USP, em um equipamento da marca EMIC (Figura 38). Para cada compósito
avaliado, foram ensaiados cinco corpos de prova com dimensões de acordo com a
norma ASTM D 638 – 03 com 13 mm de largura, 165 mm de comprimento e 3 mm
de espessura. As propriedades mecânicas de resistência à tração e o módulo foram
avaliadas.
Figura 38 - Máquina EMIC utilizada para o ensaio de tração
Os corpos de provas analisados apresentaram um aumento de 16% na
resistência à tração, como mostra a tabela 4.
Tabela 4 – Resultados do ensaio de tração.
Amostras Resistência à
Tração (MPa)
Módulo de
Tração (MPa)
PP 19.3 1.1 955.1 93.3
PP/FSB5% 22.9 1.4 1105.5 22.6
PP/FSB10% 23.0 0.6 1027.1 82.9
PP/FSB20% 22.3 0.8 1442.5 68.7
69
8.3.2 Ensaio mecânicos de Impacto
Os ensaios de impacto foram realizados utilizando uma máquina Pantec
(Figura 39). Foram analisados cinco corpos de prova, com dimensões de acordo
com a norma ASTM D 6110 - 06 com 12 mm de largura, 63,5 mm de comprimento e
12 mm de espessura. Foram avaliadas a energia absorvida ao impacto e a
resistência.
Figura 39 - Máquina PANTEC utilizada para o ensaio de impacto.
A resistência ao impacto dos compósitos depende das fibras, da matriz, da
interação fibra/matriz e as condições de teste. Os resultados experimentais na
Tabela 5 podem ser explicados pela interação observada entre fibra e matriz durante
o processo de mistura. O compósito (PP/FSG10% e PP/FSG20%) apresentou alta
média de resistência ao impacto quando comparado a valores do polipropileno puro.
Foi observado um aumento da resistência ao impacto em 45%. Este fato pode ser
explicado pela boa relação entre as fibras e matriz.
70
Tabela 5 – Resultados do ensaio de impacto.
Amostras Resistência (J.m-1)
PP 36,1 1,1
PP/FBC5% 32,7 6,0
PP/FBC10% 45,0 0,1
PP/FBC20% 52,5 0,6
8.3.3 Ensaio mecânico de Flexão
Neste ensaio foi utilizado um equipamento EMIC, a uma velocidade de
10 mm.min-1 e com uma célula de carga de 500 kgf. Foram analisados cinco corpos
de prova, com dimensões de acordo com a norma ASTM D 790 – 03 com 13 mm de
largura, 130 mm de comprimento e 6 mm de espessura. Foram avaliadas também as
propriedades mecânicas de resistência à flexão e módulo de elasticidade em flexão.
O material apresentou 51% de resistência no módulo de elasticidade em
relação ao PP (Tabela 6).
Tabela 6 – Resultados do ensaio de flexão.
Amostras Resistência à
Flexão (MPa)
Módulo de
Flexão (MPa)
PP 27.5 0.9 906 35.8
PP/FSB5% 34.8 2.9 1047.3 234.5
PP/FSB10% 35.5 3.6 960.7 139.2
PP/FSB20% 37.2 2.1 1200.8 112.9
8.3.4 Microestrutura dos materiais
71
As amostras das fibras in natura e modificadas quimicamente, e a superfície
dos compósitos fraturados foram analisadas em um microscópio eletrônico de
varredura JEOL JSM5310, disponível no Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais/INPE em São José dos Campos, operando de 15 a 20 kW e utilizando
detector de elétrons secundários. As amostras foram fixadas em um suporte, com
auxílio de uma fita de carbono autocolante dupla face e submetidas ao recobrimento
metálico com ouro.
72
8.4 Geração de Alternativas
Para iniciar o desenvolvimento de criação e geração de alternativas foram
definidos os pontos positivos e negativos do porta-luvas do carro Fox, com o objetivo
de modificar as partes mais precárias em conforto e funcionalidade, porém
mantendo as partes já existentes que apresentam estas características.
Na tampa do porta-luvas é visível a falta de acessórios que possibilitam que o
consumidor tenha mais conforto em seu carro. No entanto, apresenta um dispositivo
para abertura mais próximo ao motorista quando comparado aos carros em geral, o
que facilita a movimentação do motorista sem que o mesmo perca o ponto de visão
ao dirigir, como evidenciado na Figura 40.
Figura 40 – Porta-luvas do modelo Fox.
8.4.1 Desenvolvimento
Após a escolha do porta-luvas como foco do projeto foram desenhados
alguns modelos de acessórios para inserir na tampas do porta-luvas, não
modificando os traços, para não perder o padrão do Fox, e mantendo alguns itens
que foram julgados bem elaborados.
73
Para a elaboração dos desenhos serviram como fonte de inspiração a parte
interna dos porta-luvas dos modelos mais populares da marca Peugeot, como
evidenciado na Figura 41.
Figura 41 – Porta-luvas de carros da marca Peugeot.
Como foi observado, existe um mecanismo para abertura da tampa, acoplado
à parte interna,como mostra a Figura 42, que foi analisado e ocupa muito espaço.
Primeiramente foram estudados métodos para diminuir este mecanismo, porém o
mecanismo foi avaliado como eficaz para a abertura lateral na tampa, pois é segura
e evita a abertura com qualquer tipo de impacto.
Figura 42 – Mecanismo interno para abertura do porta-luvas integrado à tampa.
74
Foram desenhados vários modelos de acessórios para a parte interna e
externa da tampa do porta-luvas, e foi utilizado o método da caixa morfológica
(Figura 43) que é uma técnica que consiste em combinar várias idéias, num
determinado período, de forma criativa e consistente a fim de decompor um conceito
ou um problema nos seus elementos nucleares (COSTA, 2009).
Esta técnica esteve presente na geração de alternativas para as formas dos
portas-óculos, porta-moedas e porta-cartões e a pega foi determinada a partir da
boa ergonomia e melhor funcionalidade para a abertura do porta-moedas na parte
externa da tampa.
Essa geração teve como embasamento as linhas do carro, para seguir o
mesmo estilo.
Figura 43- Caixa morfológica.
75
O próximo passo foi a combinação de cada acessório para verificar quais se
encaixavam melhor no porta-luvas.
A primeira combinação feita foi A3 + B1 e B2 (Figura 44).
Figura 44- Combinação de acessórios 1.
A segunda combinação feita foi B3 + C1 e A2 (Figura 45).
76
Figura 45 – Combinação de acessórios 2.
A terceira combinação foi C3 + A1 e C2 (Figura 46).
77
Figura 46 – Combinação de acessórios 3.
8.4.2 Análise de Alternativas
Os desenhos foram analisados para a aplicação após o desenvolvimento das
alternativas, a fim de definir seus pontos positivos e negativos.
Na primeira combinação o porta-cartão apresenta uma boa segurança quando
a tampa estiver fechada, para prender os cartões. O porta-óculos possui uma boa
abertura para a colocação e retirada dos óculos com os dedos, um design
interessante, e uma ergonomia funcional. O porta-moeda segue as linhas retas com
os cantos arredondados, o que faz com que se adapte ao restante do carro, e
apresenta um mecanismo interessante para abertura.
Na segunda combinação possui um porta-cartões com boa ergonomia, e
também um design que segue as linhas do Fox, sendo um item de grande
78
probabilidade de ser escolhido. O porta-óculos tem uma boa ergonomia porém as
linhas fogem do padrão do Fox e o porta-moedas não possui linhas arredondadas
como pede o segmento das linhas do Fox.
Na terceira combinação o porta-cartões é bastante funcional, pois segura os
cartões com o porta-luvas fechado e mesmo que exista qualquer tipo de impacto,
além de apresentar linhas arredondadas. O porta-óculos possui linhas
arredondadas, um design interessante e funcionalidade, e o porta-moedas também
possui linhas que se adéquam ao restante do carro e apresenta funcionalidade.
8.4.3 Escolhas de Alternativa
Foram escolhidas duas alternativas para desenvolver o produto final, as
melhores foram a 1ª e 3ª alternativa. Assim a partir destas alternativas escolhidas
foram feitas outras combinações para o desenvolvimento da escolha final.
As duas alternativas apresentam linhas coerentes ao carro Fox, e boa
ergonomia. A parte da pega do porta-moedas na 3ª alternativa, como mostra a
Figura 47, teve que ser descartada, pois ficaria exposta ao lado de fora, podendo
causar grandes riscos ao carona.
Figura 47 – Porta-moedas da 3ª geração de alternativas.
Porém a forma do porta-moeda apresenta as melhores linhas para
acompanhar o design o carro. Já a pega da 1ª alternativa (Figura 48), é de grande
funcionalidade e não ficaria exposta.
Sistema de
abertura para o
porta-moedas
Sistema de
abertura para o
porta-moedas
79
Figura 48 – Porta-moedas da 1ª geração de alternativas.
Por isso para alternativa final, foram escolhidas a pega da 1ª alternativa e a
forma da 3ª para o porta-moedas.
Os porta-óculos das duas alternativas apresentam linhas arredondadas,
porém a 1ª apesar de ser mais reta na parte superior, apresenta um design esportivo
e funcionalidade, por isso foi a escolhida para o produto.
Já o porta-cartão não foi determinado como um item de grande importância,
por isso foi retirado do projeto.
Foram feitas as últimas alterações para a adaptação dos acessórios ao carro
escolhido, como mostra a figura 49, onde pode ser visto que a presilha para papéis e
cartões, e os clips para caneta foram mantidos, porém transferidos de lugar para
melhor funcionalidade dos itens.
Figura 49 – Alternativa Final.
8.5 Detalhamento Técnico da Alternativa Escolhida
8.5.1 Materiais Escolhidos
80
Os materiais definidos para serem inseridos no produto final foi o compósito
polimérico de polipropileno reforçado com fibra do bagaço de cana-de-açúcar na
parte interna da tampa, o polímero puro para a parte externa, e uma tela sintética
para acabamento dos acessórios, como mostra a Figura 50.
Figura 50 – Detalhamento de materiais.
8.5.2 Acabamento
Foi definida a inserção de uma tela sintética na parte interna do porta-moedas, e
para a acomodação do óculos com segurança no porta-óculos (Figura 51 e 52),
dispensando a utilização de mais material plástico nos porta-objetos, e propiciando
melhor acomodação dos objetos. Para a fixação das telas na parte interna de cada
porta-objeto foram desenvolvidas placas de 0,10 cm de altura a partir do material
compósito.
PP puro sem
textura PP puro com
textura
Tela sintética Tela sintética
PP + fibra de cana-de-açúcar
81
Figura 51 – Porta-óculos com tela sintética.
Figura 52 – Porta-moeda com tela sintética.
8.5.3 Custo com a fibra do bagaço de cana-de-açúcar
A matéria prima utilizada neste projeto tem o custo zero, pois são resíduos de
agroindústrias e indústrias de bioetanol. Com isso, calculou-se o valor da tampa do
porta-luvas com o compósito inserido, diminuindo de seu total de matéria prima a
porcentagem de fibra.
82
Como evidenciado na Tabela 7, foram feitos os cálculos com 5, 10 e 20%
m/m da fibra inserida no polímero utilizado na montagem da peça.
Tabela 7 – Custo da tampa do porta-luvas com fibra.
PP puro PP + 5% de fibra PP + 10% de fibra PP + 20% de fibra
Valor 32,68 32,56 32,43 32,17
8.5.4 Dimensões
As dimensões do produto foram determinadas de acordo com ergonomia e
funcionalidade dos acessórios. O porta-moedas tem a medida de 6,60 cm e 10,20
cm de largura, com uma abertura central, onde foi determinada a medida de 1,80 cm
de largura e 1,50 cm de altura como manda a ergonomia. O porta-óculos possui
16,00 cm de largura e 5,50 cm de altura.
Para a adaptação dos acessórios na tampa do porta-luvas a parte de dentro
foi estendida, para que fosse possível a inserção dos itens.
8.5.5 Mecanismo de abertura
Foi desenvolvido um mecanismo para a abertura externa do porta-moedas
(Figura 53). O sistema foi inspirado em travas de caixas de porta-óculos. É um
sistema simples utilizando somente plástico, e a trava funciona a partir de um alto
relevo em um das peças que se encaixa na outra. Como mostra a Figura 54.
83
Figura 53- Tampa do porta-moedas fechado.
Figura 54 – Tampa do porta-moedas aberto.
84
8.6 Desenho Técnico
Depois da alternativa e medidas definidas, foi feito o desenho técnico da
tampa do porta-luvas com os acessórios inserido na escala de 1:2 e cotados em
centímetros, que mostraram a planificação das vistas frontal e lateral, como mostram
a Figura 55 na página XX em anexo. Os acessórios inseridos foram cotados
separadamente para melhor detalhamento das medidas. O porta-moedas foi
planificado em vista frontal e vista lateral esquerda em escala 2:1 (Figura 56, Página
XX) e o porta-óculos em vista frontal e lateral direita em escala 1:1 (Figura 57,
Página XX), ambos em centímetros.
Todos os desenhos técnicos estão representados no 3º diedro, e foram
desenvolvidos em folhas A3.
8.7 Rendering
Após o desenho técnico pronto, e todas as medidas definidas foi feito um
rendering para melhor visualização da parte externa e interna da tampa do porta-
luvas, como mostram as Figuras 59 e 60.
85
Figura 59 – Rendering da parte externa da tampa do porta-luvas.
86
Figura 60 – Rendering da parte interna do porta-luvas.
87
9 CONCLUSÃO
Como foi dito ao longo do trabalho, as indústrias automobilísticas estão em
um processo de evolução constante, e assim todas elas tendem a projetar produtos
sustentáveis para se adequarem ao novo mercado. Hoje, quem não se adapta à
sustentabilidade não consegue lugar no mercado e apesar do projeto ser focado
somente em um porta-luvas, esta iniciativa já influencia significantemente para a
redução de peso nos automóveis e matéria-prima derivada do petróleo.
Além de preservar o meio ambiente, o consumidor necessita de conforto, com
isso o projeto focou em aumentar e acrescentar acessórios ao porta-luvas do carro
Fox da marca Volkswagen.
Em relação ao redesign do produto, foram seguidas as mesmas linhas do
restante do carro, para não diferenciar do modelo. Foram utilizados estudos
ergonômicos para projetar cada acessório inserido. O material utilizado em seu
interior foi um compósito polimérico de fibras do bagaço da cana-de-açúcar inseridos
como reforço, e a coloração foi mantida a original.
Concluiu-se que o objetivo foi alcançado, pois foi aplicado o ecodesign
redesenhando o porta-luvas do carro Fox, utilizando resíduos de agroindústrias,
como fonte de matéria-prima sustentável, além dos acessórios acrescentados no
interior do porta-luvas para maior conforto do consumidor.
O projeto também mostrou com clareza que para prevenirmos as futuras
gerações, deve-se preservar o meio ambiente desde já, e um designer como
profissional, deve acima de tudo respeitar as leis da natureza, com isso é necessário
para um designer o conhecimento, não só dos métodos e processos projetuais, mas
também tudo o que o engloba, os materiais existente e os danos que ele poderá
conceder além dos seus métodos de reciclagem.
88
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Figura 55 – Desenho Técnico da tampa do porta-luvas.
97
Figura 56 – Desenho Técnico do porta-moedas.
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Figura 57 – Desenho Técnico do Porta-óculos.
99
Figura 58 – Referência a itens na tampa do porta-luvas.