São Paulo — A aplicação do nióbio em aços de maior resistência permite reduzir de 10% a 35% o peso de componentes dos veículos. A análise é feita por Caio Pisano, gerente sênior de desenvolvimento técnico de mercado da CBMM, em entrevista à Agência AutoData.
Segundo o executivo a tecnologia já está presente em diferentes partes dos automóveis e praticamente todas as montadoras do mundo utilizam, em alguma medida, aços microligados ao elemento. No entanto sua principal aplicação está no BIW, body in white, estrutura da carroceria responsável por absorver energia em colisões. Além disto o material também aparece em componentes como chassi, rodas, portas e painéis expostos.
Deste modo a participação do setor automotivo nos negócios da CBMM oscila de 33% a 35%:
“Se voltarmos 20 a 25 anos atrás a representatividade do mercado automotivo para o negócio de nióbio e, portanto, para o negócio da CBMM, estava em torno de 10% a 15%. Mas a demanda mais acelerada por veículos de cinco estrelas nos testes de colisão e veículos que têm maior autonomia foram os principais fatores para o crescimento do consumo de nióbio no segmento automotivo”.
Redução de peso
Segundo o executivo o potencial de redução de peso depende do veículo, da montadora e do tipo de aço substituído. Em projetos acompanhados pela CBMM a redução pode variar de 10% a 35%: “Em algumas plataformas, quando você compara uma geração com a anterior, conseguimos reduzir em 30% o peso do body in white”.
A adição de nióbio modifica a microestrutura do aço, refinando seus grãos e elevando a resistência mecânica. Deste modo é possível utilizar chapas mais finas sem comprometer a capacidade de absorção de energia em colisões. O resultado depende também do desenho das peças e da engenharia desenvolvida pelas montadoras.
“Não é simplesmente você tirar o material A e colocar o material B. Você precisa tirar o material A e colocar o material B, mas também trabalhar no design que use o melhor deste material B.”
Por isto a CBMM mantém projetos tanto com siderúrgicas, responsáveis pelo desenvolvimento dos aços, quanto com montadoras, que avaliam o desempenho dos materiais nas estruturas dos veículos.
Avanço nos elétricos
Nos elétricos a redução de peso ganhou importância adicional: “Para veículos elétricos a demanda de redução de peso acaba sendo até mais importante do que para os veículos a combustão interna, por causa da bateria”.
Segundo Pisano baterias que podem pesar até 700 kg aumentam a massa total do veículo e tornam mais relevante a busca por materiais mais leves em outros componentes, para preservar a autonomia. Neste segmento a CBMM participa de projetos para substituir o alumínio por aço microligado ao nióbio nas estruturas de proteção das baterias. A mudança pode combinar redução de peso e aumento da segurança, além de diminuir custos para as montadoras.
Ademais o executivo também cita aplicações em painéis externos, como portas, nos quais a resistência do material ajuda a evitar amassados provocados por pequenos impactos, e em componentes do chassi submetidos a esforços de fadiga. Nos veículos pesados o nióbio está presente em cabines, chassis, freios e sistemas de exaustão. Também é utilizado em implementos rodoviários, como caçambas, para aumentar a resistência ao desgaste e permitir a redução de espessura.
Além dos aços estruturais a companhia trabalha no desenvolvimento de aços inoxidáveis para sistemas de exaustão de motores a combustão, materiais para discos de freio e componentes eletrônicos. Pisano também apontou oportunidades em tecnologias de baterias: “As perspectivas para o uso de nióbio no automotivo nos próximos cinco a dez anos são excelentes. Não enxergamos nenhum vento contra, ao contrário”.
Prazo de desenvolvimento
Apesar da presença disseminada na indústria a ampliação das aplicações depende dos ciclos de desenvolvimento das montadoras. De acordo com Pisano o projeto de um novo veículo normalmente demora de quatro a cinco anos, período em que são realizadas simulações, testes virtuais, ensaios físicos e validações de segurança: “Não adianta chegarmos em uma montadora e dizer para substituir o aço sem nióbio por outro com o material para um carro que já está sendo produzido. Tem que esperar esse ciclo passar”.
Neste sentido a equipe de desenvolvimento técnico da CBMM é dividida em duas frentes. A primeira trabalha diretamente com as siderúrgicas, desde a definição da composição dos aços e as simulações de suas propriedades até os testes em escala piloto e a produção industrial. Esta etapa costuma chegar a até um ano e meio.
Na segunda frente o trabalho é feito com as montadoras. As equipes avaliam o comportamento dos materiais em processos de estampagem, soldagem e corrosão, além de simular colisões e desenvolver provas de conceito. Depois as fabricantes realizam as validações físicas e a construção de protótipos.
Por isto a CBMM investiu cerca de US$ 45 milhões, ou aproximadamente R$ 250 milhões, no desenvolvimento de tecnologia no ano passado. O valor não se refere exclusivamente ao setor automotivo, mas a projetos com diferentes mercados e aplicações de materiais que contêm nióbio. Segundo Pisano a companhia mantém mais de 250 projetos ativos — “É investimento de tecnologia que fazemos com o uso dos materiais que contêm nióbio, ou seja, com as montadoras, com os produtores de aço”.
Indústria brasileira tem oportunidade
Para Pisano o desenvolvimento de materiais avançados em conjunto por montadoras e siderúrgicas é um dos caminhos para ampliar a competitividade da indústria automotiva brasileira. Ele avalia que o País já produz diferentes tipos de aço utilizados globalmente mas ainda há espaço para avançar em tecnologias como os aços estampados a quente: “A montadora precisa demandar e as siderúrgicas precisam trabalhar nesta direção. Eu vejo que para trazer a indústria automotiva brasileira com maior competitividade é preciso focar no desenvolvimento e aplicação desses materiais avançados”.
O executivo também destacou a matriz energética brasileira, majoritariamente renovável, como uma vantagem para a produção de aço com menor emissão de carbono. A adoção de fornos elétricos a arco, que utilizam sucata como matéria-prima, é uma das possibilidades. Neste processo, porém, a qualidade da sucata representa um desafio para a fabricação de materiais de maior desempenho.
O nióbio pode contribuir para tornar viáveis estes aços, segundo Pisano. Ele ressalvou, contudo, que a CBMM não calcula diretamente a redução de emissões de cada veículo ou o impacto das aplicações nas metas de descarbonização das montadoras, pois os resultados dependem de diferentes etapas da produção do aço e do automóvel.
