Basf apresenta composto plástico que proporciona leveza para caminhões

Um composto de plástico da BASF foi, pela primeira vez, utilizado na seção de ar de um veículo comercial. O duto de ar para motores de caminhão DD 13/DD 15 é uma das primeiras aplicações de grande produção para a classe de poliamida (PA) Ultramid® A3W2G6. O componente, que é produzido pela ElringKlinger a partir da PA altamente resistente ao envelhecimento por calor, oferece elevadas capacidades mecânicas e térmicas. O módulo de admissão de óleo multifuncional também é fabricado a partir de uma poliamida da BASF. A designação DD 13/DD 15 abrange uma gama de motores de caminhão a diesel de alto desempenho com deslocamento aproximado de 13 e 15 litros, respectivamente, que a Detroit Diesel, fabricante de motores de caminhão e subsidiária da Daimler, produz nos EUA.

Duto leve de calor com Ultramid®

A tendência de leveza tem tomado conta do setor de caminhões. Assim como no setor de automóveis, o objetivo para DD 13/DD 15 é substituir peças pesadas de metal por componentes leves de plástico que proporcionam um desempenho equivalente. Comparado com o seu antecessor de alumínio, o leve duto de ar feito a partir da poliamida da BASF é 1,8 kg mais leve, ou seja ou 50% mais leve.

A alta resistência ao envelhecimento por calor da poliamida de especialidade Ultramid® A3W2G6 é confirmada pelo seu desempenho em testes de pulsação de pressão do componente a 140°C. O duto de ar deve sobreviver 3.000 horas de flutuações de pressão entre 0,4 e 3,5 bar. Estes são os requisitos especiais no setor de veículos comerciais. Eles surgem a partir da mistura de ar fresco do motor com o gás de escape quente (até 230°C) recirculado (EGR: recirculação dos gases de escape). No ponto em que o gás de escape é reintroduzido e sob cargas elevadas, os picos de temperatura de até 200°C podem ocorrer.

Módulo de admissão de óleo com válvula de retenção integrada

O módulo de admissão de óleo do DD 13/ DD15 também apresenta desafios exigentes para o material. É feito a partir de Ultramid® A3WG7 e, além da ligação de admissão de óleo e da linha de fornecimento de óleo, incorpora uma válvula de retenção integrada. No teste de componente, o material envelhecido tem de resistir a mais de 10 milhões de ciclos de pulsação de pressão de óleo entre 5 e 13 bar a 120°C. Em testes de longa duração, 500.000 ciclos devem ser suportados na presença de uma mistura de óleo que contém não somente o óleo do motor envelhecido, mas também os componentes do combustível. Enfim, é esperado para um caminhão dirigir cerca de 1,2 milhões de km. Nesta parte, a substituição de Ultramid® para o metal e o elevado grau de integração funcional resultou em reduções de custo e de peso de 0,8 kg, ou 50% por peça.

Simulação digital e testes de componentes

Com a ajuda de seu instrumento universal de simulação em computador Ultrasim®, a BASF prestou assistência à equipe de desenvolvimento na ElringKlinger. No caso do módulo de óleo, por exemplo, um objetivo foi o de prevenir a fadiga induzida do material pelo funcionamento dinâmico do motor e deste modo maximizar a vida de serviço. Ao mesmo tempo, as junções de solda precisaram ser concebidas com muito cuidado: junções de solda são potenciais pontos fracos que devem ser submetidos à menor carga possível durante a operação. Técnicas de desenho computacionais foram utilizadas para satisfazer ambos os requisitos: no primeiro caso, otimização numérica de topologia; no segundo, otimização da forma: empregando princípios biônicos nos locais virtuais de aproximação de plástico, precisamente os locais do componente onde é realmente necessário suportar cargas. Este desenvolvimento foi acompanhado de dispersão, pulsação de pressão e testes laboratoriais de ruptura de pressão do componente na BASF.