Como alguns já sabem, os quatro membros da LEV7 trabalharam numa fabricante francesa de automóveis na região metropolitana de Curitiba e gostaríamos de trazer um pouco da experiência relacionada a essa face da engenharia dos automóveis, neste caso com foco maior na fabricação de motores.
Para se ter uma ordem de grandeza, iniciamos com alguns dados: eram cerca de 7 mil funcionários diretos em três turnos, com uma produção de veículos na ordem de 60 carros por hora e cerca de 80 a 100 motores por hora em determinado período antes de 2020. Percebe-se que, antes de um carro atender uma família ou agradar um jornalista com seu comportamento durante uma avaliação, um exército de pessoas precisou trabalhar duro nas definições comerciais, na fabricação, na engenharia do produto e na forma de fazê-lo de maneira economicamente viável e com qualidade. É justamente neste ponto que vamos nos deter hoje.
Enquanto toda a tecnologia dos automóveis evoluía, a linha de produção também passava por um período de avanço impressionante, porém essa evolução costuma ser menos “sexy”, sem o apelo emocional que nos atrai como entusiastas, e acaba ficando em segundo plano. Mas afirmo: há tanta engenharia numa linha de produção moderna, quanto num bom motor.
Na indústria contemporânea, normalmente dividimos a Engenharia em duas frentes de trabalho: engenharia de produto e engenharia de processos. A primeira, como o nome sugere, tem como núcleo a concepção, desenvolvimento e evolução do produto, com aspectos da engenharia que qualquer pessoa leiga tende a imaginar como parte desse universo: pessoas de jaleco, pranchetas, muitos cálculos, testes e documentação. Há verdade nisso.
Já a segunda engenharia, sem nenhum demérito, recebe essa papelada, além de documentos de inúmeros outros setores da empresa, e tem a missão de transformar tudo em realidade. Imagine uma peça supercomplexa, cheia de processos de fabricação intercalados, com geometrias difíceis, tolerâncias apertadas e necessidade de produção em grande volume. Esse é o desafio diário da engenharia de processos.
É claro que o processo de fabricação e o próprio produto são pensados em função do volume de vendas, margem de negócio, público, aplicação e demais fatores. Esses elementos definem o método de fabricação, que pode variar desde o “um homem, um motor” da Mercedes-Benz AMG, até a linha que produzia os motores do popular mais barato do Brasil.
Seria possível produzir o motor do Kwid com o mesmo conceito da AMG? Sim, e teríamos um motor com baixíssima taxa de falha e nada mais. O produto não se justificaria, muito menos o compromisso econômico, já que os cem motores por hora previstos jamais seriam entregues.
Produtos bem definidos na fase de Pesquisa e Desenvolvimento, combinados com linhas de produção eficientes, criam componentes que se tornam onipresentes no mercado e reforçam a imagem de uma marca como robusta e confiável. Quer um exemplo? O Volkswagen EA827, famoso AP, era um motor sofisticado para sua época, bem produzido e com custo competitivo, o que o levou para muitas garagens e ajudou a construir um legado. O K20 da Honda, o C20XE da Chevrolet e o mítico 2JZ da Toyota, entre outros, compartilham a mesma boa combinação de Engenharia de Produto e Engenharia de Processos.
Links para três matérias da LEV sobre estas lendas:
AP – https://www.instagram.com/AP
C20XE – https://www.instagram.com/C20XE
2JZ – https://www.instagram.com/2JZ
Fundição
Começamos pelo processo responsável pela origem dos principais componentes, como blocos, virabrequins, cabeçotes e várias peças menores que também são fundidas em aço ou ligas de alumínio. Tudo começa com o material recebido em estado bruto, na forma de lingotes, pequenos blocos que vêm das indústrias que beneficiam a matéria-prima, uniformizam suas propriedades e as classificam antes do envio.
Os processos de fundição na fabricação de motores, de forma geral, são três: fundição em areia verde, fundição em baixa pressão (LPDC, low pressure die casting) e fundição em alta pressão (HPDC, high pressure die casting). Normalmente, peças em ferro fundido e aço como blocos, virabrequins e outros componentes vêm da fundição em areia verde, que é menos custosa e possui ferramentais mais baratos. O compromisso mecânico fica por conta da natureza do material e dos processos subsequentes de tratamento térmico ou fabricação.
Para peças em alumínio, utilizam-se HPDC e LPDC. Em geral, blocos de motor em alumínio são fabricados por HPDC e cabeçotes por LPDC, que permite maior complexidade geométrica e uso de machos internos removíveis por vibração após a solidificação.
A diferença fundamental entre os dois processos está na forma como o metal líquido entra no molde: sob pressão no HPDC e por gravidade ou baixa pressão no LPDC.
Sinterização
Conhecida como tecnologia do pó, a sinterização consiste no aquecimento, em temperatura inferior à de fusão, de pós metálicos previamente compactados. O calor cria ligações metalúrgicas entre os grãos. Esse processo permite controlar com precisão as características mecânicas esperadas e fabricar peças geralmente pequenas ou até 2,5 kg (podendo ser maiores), com geometrias complexas e praticamente sem desperdício de matéria-prima. É muito aplicada em peças que exigem extrema dureza, como sedes de válvulas.
Outra aplicação comum envolve peças leves sem grandes compromissos mecânicos, como polias. Por serem sinterizadas, muitas delas absorvem óleo por capilaridade, o que explica vídeos mostrando polias “vazando”.
Forjamento
O forjamento é um dos processos de transformação de metais mais antigos de que se tem registro. O metal é aquecido e conformado mecanicamente por prensas até adquirir a forma final. A imagem abaixo mostra etapas típicas do forjamento de um virabrequim (que também pode ser feito fundido, na maioria das aplicações).
Durante o forjamento, a deformação plástica orienta o fluxo dos grãos e reorganiza a microestrutura, alinhando-a de acordo com a geometria da peça. Esse processo também reduz descontinuidades internas, como microvazios ou pequenas oclusões originadas na fundição, o que melhora o comportamento mecânico. Em etapas posteriores, tratamentos térmicos superficiais podem promover refino de grão, aumentando a resistência ao desgaste. Além disso, operações de encruamento e a conformação adequada dos raios nos cantos de mancais e moentes diminuem concentrações de tensão, aspecto vital para a durabilidade e a resistência à fadiga.
Em breve, a PARTE 2. Até lá.
Equipe LEV7 Engenharia: Julio, Lucas e Valmir.
