Zinco promete ser peso leve

O alumínio é um material popular para inúmeras aplicações de redução de peso automotivo. Mas mudar de ligas de alumínio para ligas de zinco pode aumentar muito a longevidade e a sustentabilidade de muitos tipos de peças automotivas.

Engenheiros do Centro de Sistemas de Manufatura Sustentável da Cranfield University, no Reino Unido, estudaram recentemente os benefícios de três ligas leves diferentes: alumínio-A380, magnésio-AZ91D e zinco-ZA8.

A liga de zinco se mostrou uma opção mais sustentável e de melhor desempenho, principalmente quando se considera fatores como o impacto ambiental causado pela extração do metal e a qualidade das peças produzidas.

E, apesar do fato de que a liga de alumínio é normalmente mais barata, o estudo descobriu que a liga de zinco oferece melhor valor geral, porque as peças que ela cria provavelmente terão uma vida útil muito mais longa do que as outras ligas.

A liga de zinco é amplamente utilizada como material de fundição devido à sua baixa temperatura de fusão, versatilidade, resistência e durabilidade. Tradicionalmente, o material leve é ​​usado para aplicações automotivas de ponta que exigem uma alternativa ao plástico. Exemplos típicos incluem componentes internos, como botões de controle, interruptores e alavancas. O zinco também é usado em peças de freio, carcaças de fechaduras de portas, componentes de cintos de segurança e limpadores de para-brisa.

"Nos últimos anos, as ligas de alumínio foram preferidas pelos [engenheiros] automotivos por suas propriedades leves e custo mais baixo", diz Konstantinos Salonitis, chefe do Centro de Sistemas de Manufatura Sustentável. "O alumínio é frequentemente escolhido antes de outras ligas devido a uma falha em levar em consideração a sustentabilidade do produto final."

"As propriedades termofísicas das ligas de zinco permitem a fabricação de peças automotivas com desenhos intrincados usando tolerâncias estritas e estreitas com acabamento de alta qualidade, diretamente através do processo de fundição sob pressão", acrescenta Emanele Pagone, Ph.D., pesquisador em modelagem de manufatura sustentável na Cranfield University. "Outro benefício das ligas de zinco reside no consumo reduzido de energia de fabricação quando comparado a outros materiais fundidos típicos, como alumínio e magnésio.

"Esse menor consumo de energia é consequência da menor temperatura de fusão e menor entrada de calor necessária para atingir o ponto de fusão", explica Pagone. "Temperaturas mais baixas também favorecem uma vida útil mais longa da ferramenta. Além disso, as ligas de zinco são resistentes à corrosão, uma característica que pode ser importante para a produção de peças automotivas externas."

Segundo Pagone, o zinco é um metal extremamente fluido. É mais fácil de trabalhar do que o alumínio e oferece aos engenheiros mais opções ao fundir peças. Com o zinco, você pode fazer peças em formas complexas com paredes mais finas. Essa capacidade compensa o fato de que o alumínio é mais leve que o zinco.

No entanto, o zinco apresenta inúmeros desafios que precisam ser enfrentados antes de ser mais amplamente utilizado na indústria automobilística. Por exemplo, o peso relativamente alto das ligas de zinco (e consequente maior consumo de combustível), as tornam menos atrativas para aplicações automotivas. Além disso, peças não sujeitas a cargas significativas podem ser produzidas em massa de forma mais econômica com termoplásticos.

“O grande desafio está relacionado ao peso comparativamente maior das ligas de zinco, que reduz a economia de combustível e a qualidade de rodagem dos veículos”, diz Pagone.

Por outro lado, com veículos elétricos, a desvantagem de materiais mais pesados ​​pode ser reduzida graças ao uso de frenagem regenerativa.

"No entanto, é difícil prever se tal redução seria suficiente para favorecer uma saída significativa do atual domínio de [alumínio e outros] materiais leves", observa Pagone. "Potencial legislação futura que leva em consideração a carga energética geral dos materiais pode favorecer as ligas de zinco em relação aos concorrentes leves.

"Também é difícil fazer previsões confiáveis ​​por causa dos esforços atuais dos fabricantes para produzir peças únicas cada vez maiores com processos de fundição sob pressão de alta pressão", acrescenta Pagone. "Por exemplo, a megamáquina de fundição usada para produzir componentes de estrutura do Tesla Model Y pode afetar tais considerações."