Automotivo

Super liga

Novas combinações e processos mantêm a indústria do alumínio afiada na disputa pelos principais mercados

Ana Maria Camargo 04/05/2016
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Em 2014, circularam pela internet diversos vídeos, fotos e depoimentos da carcaça de alumínio do iPhone envergando. Péssima publicidade para um dos principais expoentes em produtos eletrônicos mundiais, que tem justamente no alumínio uma de suas marcas registradas.

Como resposta, com o lançamento da nova geração de modelos, o iPhone 6s e o 6s Plus contaram com uma diferença significativa: a troca da liga de alumínio da família 6xxx, uma das mais usadas no mundo inteiro, por uma da 7xxx, a mesma utilizada no relógio Apple Watch.

A mudança garantiu 60% mais resistência ao aparelho, com o acréscimo de apenas 2 gramas. Os testes demonstraram que o modelo atual resiste até 36 kg, sem danos ou fissuras, enquanto a versão anterior envergava sob uma pressão de 14 kg. Casos como esse são um dos principais perpetuadores de mitos sobre a resistência do material. Afinal, como poderia o mesmometal estar presente em latas para bebidas até trem de pouso de aviões? A resposta é: a composição da liga.

Como uma “superheroína” ela pode se adequar às mais diversas aplicações de acordo com sua composição, obtendo ganhos em força, resistência, maleabilidade e durabilidade – claro, sem perder a leveza. Mas, para poder dispor de todas essas habilidades, é necessário “desenhar” a liga. Todd Summe, vice-presidente global de pesquisa e desenvolvimento do Centro de Pesquisa Global de Kennsaw da Novelis, explica: “Uma liga fundamentalmente implica a
adição de elementos como o magnésio, o manganês, o ferro, silício, cobre, entre outros, para modificar o comportamento do alumínio puro. O processo usado para adicionar, solidificar e modificar termomecanicamente as ligas é também muito importante”, diz. Assim, essa combinação entre os processos e os elementos de liga define o tipo e o tamanho das
microstruturas que são formadas.

Ciente das oportunidades oferecidas pelo metal, a indústria tem cada vez mais investido em desenvolvimentos de ligas para a renovação do material no mercado e a busca por novas áreas de aplicação. Como é o caso Alcoa, que promete revolucionar o fornecimento de laminados. Trata-se de uma tecnologia de manufatura de chapas, que conta com o sistema de fundição e laminação mais rápido e produtivo atualmente: enquanto um laminador tradicional leva cerca de vinte dias para transformar o metal fundido em bobina, o novo processo faz isso em apenas vinte minutos.

A agilidade é possível pois o processo de laminação MicromillTM elimina algumas etapas de produção, já que inicia a solidificação do metal líquido direto para a bobina. No processo anterior, era necessária a produção de uma placa e um processo de usinagem superficial, antes da entrada em laminador – somente então a chapa era bobinada. Assim, a nova tecnologia é capaz de produzir uma liga 40% mais moldável que o alumínio usado no segmento automotivo usado atualmente. “A maleabilidade do alumínio MicromillTM facilita a moldagem de formas intrincadas, como painéis internos de portas e para-choques. A maior resistência do material também permite o uso de chapas mais finas, sem comprometer a durabilidade”, explica
a Alcoa.

A Ford americana será a primeira montadora a contar com o fornecimento da solução para a produção de diversos componentes de sua picape Ford F-150 2016, garantindo grande eficiência e redução do peso do veículo. Além disso, as empresas concordaram em
colaborar na próxima geração de ligas de alumínio MicromillTM para peças automotivas. “Nossa primeira aplicação em produção será em reforços estruturais na F-150: piso dianteiro, para-choque e caixa de roda”, explica Michael Levine, gerente de comunicação para veículos comerciais leves da Ford América do Norte, que completa: “[Com a tecnologia] MicromillTM a Ford poderá produzir partes mais complexas e componentes com liberdade de design e flexibilidade. Isso vai nos ajudar a produzir os tipos de veículos leves e de qualidade que os clientes desejam”.

O setor automotivo aponta grande crescimento nos próximos anos, e a indústria do alumínio vem trabalhando para atendê-lo. De acordo com dados da Ducker Worldwide, a quantidade de
chapas de alumínio em veículos norte-americanos deve crescer três vezes de 2012 a 2015 e aumentar onze vezes até 2025 em relação aos níveis de 2012. A própria Alcoa estima que irá crescer sua receita com chapas automotivas aproximadamente seis vezes: de US$ 229 milhões em 2013 para US$ 1,3 bilhão em 2018.

Mais opções

Para atender a demandas específicas, a Novelis também investe constantemente em P&D de novas ligas, como as participação nos modelos Range Rover, Jaguar XE e também na nova Ford F-150. Um exemplo recente é o lançamento internacional da nova geração de ligas chamada AdvanzTM 7000, que é de três a quatro vezes mais resistente do que qualquer liga automotiva hoje utilizada em grande volume.

O produto pode ser utilizado para fabricação de diversos componentes do veículo, como para-choques e colunas, o que apresenta uma redução de peso bastante significativa, quando comparada a aços de alta resistência disponíveis hoje. “O desenvolvimento de novas ligas é estimulado por necessidades dos nossos clientes. Para atender a uma especificação, ou
substituir outro material numa determinada aplicação, precisamos de ligas que tenham, por exemplo, maior conformação ou resistência”, aponta Roberta Soares, diretora de estratégia e desenvolvimento de negócios da Novelis América do Sul.

Tecnologia

Outro mercado que promete mais aplicações em alumínio é o de eletrônicos. A Alcoa sinaliza que o mercado global de smartphones com estrutura de metal deve crescer quase 250% entre 2014 e 2016, criando uma demanda maior para o uso do alumínio na proteção de dispositivos móveis. Renato Citrini, gerente sênior de produto da divisão de dispositivos móveis da Samsung Brasil, ressalta que os smartphones estão sendo utilizados cada vez mais para executar as mais diversas tarefas como assistir a vídeos, tirar fotos e utilizar aplicativos. “É comum que os aparelhos estejam sempre com seus usuários seja no bolso, na mochila, na mão, e ficam sujeitos a algumas situações que podem causar desgastes naturais. Assim, o alumínio é um metal que responde muito bem quando exposto a essas situações, pois é 1,5 vezes mais resistente do que os materiais utilizados anteriormente”, diz.

Desde abril de 2015, a marca está utilizando o metal com a liga 6013 Alcoa Power
Plate no Galaxy S6, 70% mais resistente que as ligas padrão usadas em dispositivos semelhantes. E, a partir de setembro deste ano, o Galaxy S6 edge+ e o Galaxy Note5, passaram a contar com liga da família 7xxx. Com isso, a marca aumenta a concorrência no mercado até então dominado pela Apple, que vinha definindo os padrões de desenvolvimentos em tecnologia da informação.

“A adoção do alumínio permite que os smartphones sejam mais finos, tenham uma resistência maior, mais durabilidade e sejam mais confortáveis para utilização. Ou seja, eles ficam melhores e mais sofisticados sem deixar de lado questões como praticidade, beleza e elegância”, enumera Citrini, da Samsung. Ray Kilmer, vice-presidente executivo e diretor de tecnologia da Alcoa, reforça: “a Power Plate tem sido testada para uso aeroespacial, automotivo e militar, provando que ela pode suportar o tratamento pesado e difícil sofrido por dispositivos móveis”, diz.

Aposta

A tendência é que as ligas avançadas alcancem os mercados de maior escala, mas isso não quer dizer que perderam espaço nas áreas de uso mais restrito, onde começaram seus desenvolvimentos, como nos setores aeroespaciais e militares. Empresas especializadas do segmento vêm trabalhando para tornar estas soluções mais acessíveis ao mercado. Como é o caso da IBC Advanced Alloys, companhia americana de fundição de ligas avançadas. “Criamos peças de ligas de alta performance e menor custo”, explica Anthony Dutton, CEO da IBC.

A vantagem é poder aplicá-las na fundição, ao contrário de ligas anteriores que estavam disponíveis somente em pó e demandavam processamentos de laminação e extrusão. Uma das soluções é a Beralcast®, liga alumínio-berílio, que tem um custo muito elevado, mas tornou-se mais acessível através do processo de fundição. Sua aplicação mais notória é na composição do sistema elétrico óptico de alvos do caça F-35 Lightning II, da empresa Lockheed Martin Missile and Fire Control Systems. É o modelo mais avançado tecnologicamente, em desenvolvimento.

O intuito é a produção de três mil unidades até 2035. Com participação de EUA, Reino Unido, Canadá, Holanda e Dinamarca, é um dos maiores programas de produção de caças da história. “Beralcast® é rígida, leve, e tem um baixo coeficiente térmico de expansão, o que significa que não muda de forma ou tamanho com a mudança de temperatura. Qualquer caso que rigidez e leveza são críticos se torna usuário em potencial: automóveis de alta performance, peças de motor, robótica e esportes de competição, como o ciclismo”, enumera Dutton.

Manufatura Aditiva

Outra promessa que começa a tomar forma é o desenvolvimento de ligas metálicas para manufatura aditiva, a chamada impressão 3D, que consiste na produção de peças trabalhadas, camada a camada, por laser ou o feixe de elétrons em pó de alumínio. “Os pós [de ligas] precisam ser melhorados, eles têm de ter eficiência de custo e funcionar melhor no processo de fabricação aditiva.

A novidade agora é que as máquinas [de impressão] estão ficando melhores, mais rápidas e mais baratas”, aponta Kilmer, da Alcoa. A empresa anunciou em setembro investimentos de US$ 60 milhões, na Pensilvânia (EUA), para explorar maneiras de tornar a impressão 3D viável em escala industrial. Jeff Grabowski, gerente de aplicações e comercialização de produto, da QuesTek Innovations, especializada em computação integrada para engenharia de materiais (ICME), reforça as necessidades do processo. “A matriz existente de ligas para a produção é limitada. Ainda mais, ligas de alta performance que são comuns em diversas indústrias, como a 6061, não podem ser processadas pela produção aditiva, limitando a flexibilidade de designers interessados em explorar o processo avançado”, diz.

Segundo ele, novas ligas criadas para atender a essas preocupações específicas têm o potencial de aumentar a aplicação de metais. “Esse tópico tem sido pouco explorado por causa da infância da produção aditiva, embora o processo esteja se concretizando nos últimos anos. Somos pioneiros no desenvolvimento de uma nova classe de ligas de alumínio de alta performance, que podem ser produzidas aditivamente, utilizando abordagem ICME”, aponta.

O rápido crescimento de aplicações mostra que os principais mercados continuam cheios de desafios que exigem inovação em ligas. Este movimento é fundamental, pois permite que o alumínio continue sendo uma opção viável e competitiva para redução de peso e aumento de segurança. Inovar inclui não apenas novos produtos, mas também aprimorar o que já está sendo oferecido. Assim, a liga tem como missão manter o alumínio como um forte concorrente dentro do mercado, à medida que novas tendências surgem. Pós de ligas precisam ser melhorados, eles têm de ter eficiência de custo e funcionar melhor no processo de fabricação
aditiva, uma das grandes promessas da indústria.

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