ImpactBondDesign: Metodologia para projeto de estruturas multimaterial coladas resistentes ao impacto para a indústria automóvel

Enquadramento

O sector dos transportes representa um sector chave na política de clima e energia da União Europeia (UE). A UE estabeleceu como objetivo de, até 2020, melhorar a eficiência energética 20% e reduzir as emissões médias de CO2 para 95 g/km em veículos de passageiros, e o cumprimento deste objetivo implica uma redução significativa do peso estrutural do veículo. No entanto, esta abordagem exige o uso de estruturas leves e multimateriais, difíceis de construir recorrendo a métodos tradicionais de união estrutural. Como alternativa surgem as técnicas de ligação adesiva, capazes de unir com sucesso uma grande diversidade de materiais, possibilitando estruturas leves, resistentes e económicas, nunca descurando a necessidade de garantir máxima segurança para os ocupantes do veículo.

Grande parte dos estudos relativos a juntas adesivas estruturais focam-se na resistência estática e na durabilidade a curto prazo, mas tal informação é de uso limitado para os construtores de automóveis, que procuram métodos eficazes para prever a resistência de estruturas coladas sujeitas a solicitações de impacto. Torna-se, portanto, fundamental perceber se a resistência das juntas adesivas são afetadas por elevadas taxas de deformação e se a estrutura metálica consegue deformar e absorber grandes quantidades de energia durante os impactos. No entanto, as modernas estruturas multimateriais também usam materiais compósitos cujo comportamento ao impacto se encontra pouco documentado na literatura. O efeito da temperatura é também habitualmente ignorado, embora para a indústria automóvel seja fundamental compreender o comportamento dos seus veículos numa gama de -40 a +80ºC.

O Projeto

O projeto proposto tem como objetivo principal a investigação do comportamento ao impacto de juntas adesivas numa gama de temperatura dos -40 aos 80ºC. Serão propostos novos métodos e possíveis alterações de geometria com base em resultados experimentais e estudos paramétricos, sempre com o intuito de melhorar a resistência mecânica de juntas adesivas. Todo o processo de simulação será realizado utilizando critérios de dano. As propriedades mecânicas do adesivo serão determinadas em função da taxa de deformação usando provetes de mecânica de fratura, sendo validadas com juntas de simples sobreposição, as quais apresentam um estado de tensão mais complexo, e posteriormente utilizadas para criar um modelo mais complexo, representativo de uma junta típica da indústria automóvel. Este modelo será utilizado para definir uma configuração ótima de junta, a qual será testada ao impacto antes e depois de um período de envelhecimento.

A duração do projeto é de 3 anos. A equipa de pesquisa está baseada no INEGI (Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial) que engloba um experiente grupo de trabalho dedicado ao estudo das ligações adesivas. A empresa Aston Martin Lagonda participa como consultor no projeto, assegurando a existência de transferência de tecnologia.

Eduardo Marques, investigador responsável do projeto   "O financiamento do programa Compete 2020 apresenta-se como fundamental para o sucesso deste projeto, o qual pretende reforçar as competências nacionais numa tecnologia chave para a mobilidade moderna. Com a evolução para uma rede de transportes cada vez mais ecológica e electrificada, é cada vez mais importante compreender o comportamento dos materiais e dominar as ferramentas que permitem construir veículos leves e seguros, sendo os recursos físicos e humanos colocados ao nosso dispor pelo programa Compete 2020 fortes elementos potenciadores para este efeito."

Apoio COMPETE 2020

O projeto do INEGI conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Apoio à Investigação Cientifica e Tecnológica, envolvendo um investimento elegível de 236 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 200 mil euros.