A Tupy apresentou um novo conceito para motores destinados a veículos de passeio, desenvolvido em ferro fundido vermicular (CGI), em colaboração com SinterCast e Ricardo. O projeto foi desenvolvido para pequenos motores movidos a gasolina, etanol ou combustíveis sintéticos, bem como aplicações híbridas e de extensor de alcance.
De acordo com a empresa, o novo conceito combina as vantagens das propriedades superiores e da pegada de carbono do CGI, a uma abordagem de design inovadora, para fornecer um motor em ferro fundido com o mesmo peso que um em alumínio.
Nos últimos anos, o alcance do ferro fundido vermicular aumentou consideravelmente na produção de blocos e cabeçotes para veículos pesados e veículos de passeio tipo V, com motor a diesel. No entanto, o CGI ainda não estabeleceu uma referência de produção em série no setor de motores a gasolina em veículos leves, o qual compreende a maior parte do mercado global de veículos de passeio.
Para mudar esse cenário, a Tupy iniciou um amplo programa de desenvolvimento, para demonstrar os potenciais benefícios do CGI às aplicações em motores menores e movidos a gasolina. O desenvolvimento foi apresentado no Simpósio de Motores 2022, de Viena.
A Tupy empresa tem capacidade para produzir mais de 100 mil toneladas de blocos e cabeçotes em CGI por ano, em sete instalações.
O bloco reimaginado
No novo conceito, as superfícies de rolamento e as áreas estruturais foram especificadas em CGI de alta resistência, enquanto os compartimentos externos do bloco foram fabricados exclusivamente com plástico PA66GF30 de baixa densidade e alta durabilidade. O motor revisado foi atualizado para uma configuração híbrida, com tensão de 48 V.
Os blocos de CGI e estruturas estabilizadoras foram produzidos na Tupy, em Saltillo (México), incorporando parede fina nominal de 2,7 mm, rolamentos principais divididos por fratura e uma inovação no setor para CGI: Grau CGI 550, com mais de 550 MPa de resistência à tração.
A introdução do CGI 550 fornece pelo menos 1,8 vezes maior resistência, o dobro da rigidez e mais que o dobro da resistência à fadiga do alumínio usado no motor original.
Segundo a fabricante, a alternativa em CGI exigiu 54% menos metal do que o motor em alumínio original, aumentando a área de respiração do cárter em um fator de 2,25 vezes.
Análises modais demostraram que os modos de flexão globais do bloco CGI 550 foram 5% maiores, enquanto as capas principais dos mancais individuais foram 20% a 40% maiores, devido às contribuições combinadas da rigidez do material e do conceito de design de barras estabilizadoras.
As dimensões externas do bloco de CGI foram intencionalmente mantidas iguais às do bloco em alumínio, a fim de permitir que os componentes do motor original fossem montados no motor CGI para testes de durabilidade.
A favor do CGI, a Tupy afirma que a produção do ferro fundido tem emissões de CO2 significativamente menores do que a produção de alumínio. No caso específico dos blocos de veículos de passeio, mesmo com a premissa favorável de reciclagem infinita para o alumínio, o uso do ferro fundido pode economizar de 40% a 70% das emissões de CO2 no processo de fabricação, em relação ao alumínio.
Utilizando CGI de alta resistência, com carcaças externas de alta durabilidade, a Tupy redesenhou o bloco de motor em alumínio, de 1,2 L três cilindros a gasolina, para estabelecer uma solução de ferro fundido com o mesmo desempenho e peso.