Hellen Souza, da redação

 

A mobilidade elétrica está provocando uma grande revisão do modo como os automóveis foram construídos até pouco tempo atrás. A demanda por componentes usinados, por exemplo, caiu drasticamente, tendo em vista a redução do número de peças móveis no motor a combustão, que eram cerca de 2.000, para algo em torno de 200 componentes, no equivalente elétrico.

 

Mas a ruptura em termos de processos produtivos é ainda mais ampla, atingindo elementos dos chassis e carroceria que até pouco tempo atrás eram domínio dos componentes estampados, os quais estão sendo substituídos por uma grande estrutura em alumínio, fundida sob pressão e denominada gigacasting, que dá nome tanto ao processo quanto aos componentes. Sua fabricação, em dimensões e escala nunca antes vistas, acabou resultando em uma denominação específica para o processo, hoje adotado pela fabricante de veículos elétricos Tesla e outras montadoras de veículos elétricos.

Imagem: Tesla Gallery

A técnica já era bastante conhecida do setor de fundição e metalmecânico, porém a sua adaptação para a produção de peças de grandes dimensões, com paredes finas e destinadas a compor a plataforma em que são montados os veículos elétricos tem sido considerada uma ruptura.

 

Com a adoção do gigacasting, as montadoras de veículos elétricos conseguem diminuir o número de componentes dos chassis e da estrutura principal da carroceria (body in white), simplificando a sua montagem e reduzindo o seu peso.

 

Mas o que o processo tem de tão inovador?

 

Em princípio, trata-se “apenas” da fundição sob pressão (ou injeção) de peças de alumínio em máquinas com força de fechamento na faixa de 5.000 a 9.000 toneladas (50.000 a 90.000 kN) , equipadas com moldes em aço que passam por tratamento térmico e superficial capaz de torná-los suficientemente resistentes para suportar pressões extremas de trabalho.

 

Pioneira na produção em escala dos carros elétricos no Ocidente, a Tesla tem levado os louros por ter implementado primeiro a tecnologia na fabricação dos seus veículos elétricos, com o uso de máquinas da italiana Idra (Brescia), adquirida em 2008 pela LK Technology Holding (Hong Kong). As máquinas têm sido desde então chamadas de gigapresses que, em português, poderiam ter denominações como “gigainjetoras” de alumínio ou ainda, “gigamáquinas de fundição sob pressão”, tendo em vista que o termo "prensa" é usado entre nós para descrever os equipamentos de estampagem de chapas.

A primeira fabricada pela Idra foi o modelo OL 5500 CS HPDC, com 5.500 toneladas, comissionada em 2018. Em 2019 a chinesa Yizumi lançou o seu modelo equivalente. De acordo com noticiário recente do site Media Outreach, a LK estaria desenvolvendo um modelo de 20.000 toneladas, em parceria com a Nezha Motors (Shanghai, China).

 

Vídeos como o que é mostrado abaixo se tornaram populares na internet, expondo o funcionamento das gigapresses da Idra moldando peças dos chassis dos carros elétricos da Tesla. Um dos modelos de máquina exibidos pesa mais de 400 toneladas, mede 20 metros de comprimento por 7,5 metros de altura e seis de largura, e funde a 850° as ligas de alumínio-silício (AlSi) usadas na fabricação de peças dos chassis, em ciclos de menos de dois minutos.

 

 

Mercado financeiro de olho no gigacasting

 

A transformação que a indústria automobilística está vivendo nos últimos anos motivou até mesmo a consultoria financeira JP Morgan a realizar em 2021 um estudo que visava compreender as mudanças drásticas ocasionadas pelo uso das gigapresses na produção de veículos, constatando que a Tesla substituiu 70 peças de metal por um único componente fundido na construção do seu modelo Y. Uma instalação fabril com dez gigapresses funcionando em ciclos de quatro a cinco minutos, de acordo com o relatório, seria capaz de produzir 350 mil estruturas do modelo Y por ano, em um esquema de produção mais simples e econômico cuja instituição teria impacto nos negócios das montadoras.

 

De fato, há uma redução importante de custos operacionais, tendo em vista que a fabricação de componentes inteiros dispensa inúmeros robôs destinados à manipulação e soldagem de componentes estampados. E apesar das grandes dimensões do maquinário, em comparação com instalações de montadoras convencionais, apurou-se ser possível uma redução de 30% do espaço destinado à produção.

 

O vídeo abaixo ilustra (próximo a 1 minuto de execução) o funcionamento das gigapresses da Tesla na sua unidade de fabricação em Berlim (Alemanha):

 

 

A corrida pelo gigacasting já influenciou montadoras como Ford, Hyndai e Toyota, que fabricam modelos a combustão, as quais adquiriram gigapresses da italiana Idra, vista hoje como a grande fornecedora dessas máquinas. No final do ano passado foi a vez da sueca Volvo Cars investir em um modelo de 9.000 toneladas para a sua unidade na Eslováquia.

 

O gigacasting, porém, é também especialidade de fabricantes como a Yizumi, que desenvolve máquinas com força de até 9.000 toneladas e é uma provável fornecedora do maquinário da gigante BYD, que anunciou a instalação de uma unidade no Brasil no ano passado, mas que ainda não revelou quais processos vai utilizar por aqui.

 

Ronald Ely (foto ao lado), head do setor de alumínio do Grupo Alltech (unidades em Joinvile, SC, e Caxias do Sul, RS), que comercializa as injetoras de alumínio da Yizumi no Brasil, explicou que as máquinas com força a partir de 5.000 toneladas já podem ser consideradas adequadas para o gigacasting, mas o que realmente caracteriza o processo é a relação entre a área projetada do molde e a pressão específica (ou pressão de injeção) aplicada. “Tipicamente trabalha-se com áreas de 5.000 cm² e na faixa de 1.000 a 1.500 kgf/cm^2”, comentou.

 

Já a geometria dos componentes normalmente implica a moldagem de paredes finas em determinados pontos, que podem ser mais facilmente obtidas pelo processo de fundição sob pressão, em contraposição à estampagem de chapas, por exemplo. “Temos notícia de uso do gigacasting apenas em componentes dos chassis, mas é possível fabricar outros itens, tais como os suportes para as baterias dos automóveis elétricos”, avaliou.

 

Ronald considera que no Brasil ainda não há estrutura para se trabalhar com o gigacasting, e isso não ocorre por falta de mão de obra qualificada, mas sim pela impossibilidade de fabricar aqui os moldes necessários. “Temos ferramentarias capacitadas, inclusive produzindo componentes de moldes para as unidades da Tesla nos Estados Unidos e na Alemanha, mas não temos os fornos necessários para tratamento térmico das cavidades, sujeitas a pressões extremas. Material humano não falta, pois a própria Tesla tem recrutado profissionais brasileiros”, revelou.

 

No entanto, o especialista considera que caso os moldes sejam trazidos de fora, será possível produzir peças pelo processo de gigacasting por aqui, inclusive com as linhas da própria Yizumi. No vídeo abaixo pode ser vista a montagem de um equipamento da marca, com 7.000 toneladas de força, chamada pela fabricante de “ultra large”, em contraposição ao termo “giga”, que acabou nomeando os modelos da Idra e por vezes é até mesmo tido como processo de propriedade da Tesla.

 

 

Como fica a demanda de usinagem

 

Era de se supor que a adoção da técnica de gigacasting fosse relegar a um segundo plano as operações de usinagem, que ficariam restritas à fabricação dos moldes de aço necessários ao processo. No entanto, todas as superfícies de contato das “gigapeças” precisam ser usinadas para que sejam feitos os encaixes de precisão para os demais componentes, como explicou o engenheiro Vitor Bezerra (foto ao lado), head de Vendas na Grob do Brasil para os Mercados de Máquinas Universais e Novas Tecnologias.

 

Ele ressaltou que a fabricante de origem alemã, com unidade brasileira em São Bernardo do Campo (SP), atentou para essa mudança há cerca de 10 anos, desenvolvendo para isso a série F (do inglês frame, ou “quadro”, como também são denominadas as estruturas obtidas por gigacasting). O diferencial dessa linha é a sua construção voltada para a usinagem leve, porém de peças grandes. “Foram necessárias muitas adaptações, pois no passado as máquinas com grande área útil eram destinadas à usinagem de peças pesadas, a partir de grandes blocos, exigindo por isso alto torque, enquanto as peças típicas do gigacasting são volumosas, mas leves”, comentou Vitor.

 

A Grob possui hoje centros de usinagem voltados para o segmento, tais como o G500 F e a G 900F, com áreas de trabalho de 1.550 x 710 mm e 3.100 x 2.000, respectivamente. Uma característica importante dessas máquinas, que predominantemente usinam alumínio, é o uso de motofuso adequado e alta rotação, na faixa de 15.000 a 30.000 rpm. As máquinas já têm sido adquiridas para uso na produção de veículos a combustão e híbridos.

 

O conceito de mínima quantidade de lubrificante (MQL) é outra característica das máquinas da linha F, pois ele atende tanto a requisitos da usinagem do alumínio quanto critérios de ESG das empresas envolvidas na manufatura dos automóveis, que implicam a sustentabilidade dos processos produtivos.

 

O segmento de gigacasting é o principal consumidor desses modelos, que estão sendo adquiridos tanto pelas OEMs quanto pelas subfornecedoras contratadas para usinar os “gigacomponentes” (exemplo ao lado), cujas dimensões tornam praticamente indispensável o uso de sistemas de automação para a carga e descarga das peças. O tipo de geometria, “menos cúbica” dessas peças também demandou o desenvolvimento de sistemas CAD/CAM proprietários, para a programação de etapas que vão desde simulação e programação pré-processamento até a execução do programa de corte em si.

 

Imagem: Grob

 

 

Vitor comentou também que um estudo interno da Grob detectou a possibilidade de surgirem em torno de 25 novas peças para as estruturas de gigacasting nos próximos anos (até 2030), o que deve aumentar a demanda pelas máquinas apropriadas para usiná-las.

 

Quanto à demanda interna, assim como Ronald Ely, do Grupo Alltech, Vitor acredita que inicialmente as fabricantes trarão para suas subsidiárias brasileiras os excedentes de produção de outras unidades maiores, até que a demanda interna justifique o investimento em maquinário de gigacasting. Porém, assim que este momento chegar, as ferramentarias e empresas de usinagem estarão plenamente capacitadas para executar as tarefas exigidas dos parceiros locais.

 

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Referências:

Idra - https://www.idragroup.com/

InsideEVs - www.insideevs.uol.com.br

Interplex - https://interplex.com/resources/electric-vehicle-drivetrains-only-have-20-moving-parts-compared-to-over-200-in-conventional-automobiles/

LK – www.lk.world

Media Outreach - https://www.media-outreach.com/news/hong-kong/2023/12/15/267969/l-k-technology-collaborates-with-nezha-motors-to-introduce-the-worlds-first-20000-ton-giga-press/

Relatório sobre Eletromobilididade da Nova Zelândia - https://driveelectric.org.nz/

Tesla – www.tesla.com

Teslarati – www.teslarati.com

Tesmanian – www.tesmanian.com

 

 

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