Usinagem dinâmica diminui consumo de óleo e gasolina dos motores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/11/2012

A ferramenta de polir ajusta a sua forma dinamicamente para fazer um furo que acompanhe as variações estáticas e térmicas geradas pelo pistão.
[Imagem: Fraunhofer IWU]

Atrito estático e térmico

Uma nova ferramenta promete não apenas eliminar uma etapa no processo de fabricação dos motores, como também reduzir o custo na hora de encher o tanque do seu carro.

O objetivo da pesquisa era reduzir o consumo de óleo lubrificante pelos motores automotivos.

Um motor sem óleo não sobrevive muito tempo. Os pistões exigem uma lubrificação constante, a fim de se moverem com alguma suavidade dentro das camisas no bloco do motor.

Os engenheiros sabem que duas coisas aumentam o nível de fricção em um motor a combustão.

A primeira é atribuída à distorção do furo onde vai a cabeça do pistão, algo conhecido como distorção estática.

A segunda ocorre quando o motor está funcionando e as temperaturas deformam o furo. A magnitude dessa distorção térmica depende da temperatura de funcionamento e varia para cada modelo específico de motor.

Apoios indesejados

Na realidade, os pistões não seguem um movimento perfeitamente suave para cima e para baixo - eles tocam o bloco do motor em pontos discretos no interior do cilindro.

O resultado é a necessidade de muito mais óleo para lubrificar o motor, além do que o atrito fará com que ele consuma mais combustível.

As montadoras já conseguem compensar a distorção estática. Durante a fase de usinagem final, os técnicos usam uma ferramenta de polimento para simular a cabeça do pistão que será posteriormente montado. Só então o trabalho de acabamento do furo é concluído.

A distorção térmica, por outro lado, até hoje não tinha solução, não sendo compensada.

Ferramenta piezoelétrica

Este problema acaba de ser resolvido por pesquisadores do Instituto de Máquinas-Ferramenta e Tecnologia de Formação (IWU), na Alemanha, em colaboração com uma montadora e um fabricante de máquinas-ferramenta.

"Nossa tecnologia torna possível compensar tanto a distorção estática quanto a térmica. Isto pode levar a uma economia de combustível de 2 a 3 por cento nos motores a combustão, e elimina um passo na sua fabricação," André Bucht, coordenador do projeto.

Isto foi possível usando uma ferramenta de polimento capaz de alterar sua própria forma - atuadores piezoelétricos alteram o diâmetro da ferramenta com incrível precisão.

Polimento dinâmico

Os pesquisadores primeiro calculam como o bloco do motor tende a se tornar distorcido: eles determinam o nível de distorção estática tirando a cabeça do cilindro e medindo a extensão em que o furo foi deformado.

A seguir eles simulam a distorção térmica que ocorre em cada modelo de motor utilizando-se de uma temperatura de funcionamento de 90 graus Celsius como referência.

A nova ferramenta de polir ajusta então sua forma com base nestes cálculos, alterando assim o perfil do furo do bloco do motor de modo que os movimentos do pistão sejam perfeitamente suaves, eliminando o atrito excessivo advindo do seu apoio em poucos pontos no bloco.

Ou seja, não se trata de fazer um furo perfeito, mas de dar ao furo as imperfeições de que ele precisará na prática para que o motor precise de menos lubrificação.

E, com menos atrito, ele consumirá menos combustível.

O uso da nova ferramenta dinâmica aumentou o tempo de usinagem de cada motor em menos de 30 segundos, o que permite seu uso imediato na linha de produção