Qualquer pessoa que já passou o dedo pela borda de uma taça de vinho sabe o som brilhante que ela faz. Um movimento quase imperceptível do dedo faz o vidro vibrar. A vibração constante do vidro produz as ondas sonoras que ouvimos. A mesma coisa acontece repetidamente em nossa vida cotidiana: pequenas vibrações fazem os objetos emitirem sons as vezes mais, as vezes menos perceptíveis.
"Esse fenômeno também ocorre em carros: o motor vibra e faz com que outras superfícies ressonantes do veículo oscilem", explica Peter Koch, responsável pelo desenvolvimento de suportes do motor na Continental. "No caso de motores de combustão interna, esses atritos não eram um grande problema até agora, especialmente em baixas velocidades e na faixa de alta frequência. O trem de força que já era barulhento simplesmente abafou a maior parte do barulho. É uma história diferente com o motor elétrico: se a vibração faz com que as peças do veículo oscilem, isso geralmente resulta em um zumbido, assovio ou zunido irritante." O desafio com o carro elétrico é, portanto, dar suporte ao motor de tal forma que não transmita nenhuma vibração incômoda ao veículo.
No processo de mudança para a condução eletrificada, os fabricantes reconheceram cedo como os suportes do motor otimizados para vibração são importantes para o conforto acústico em carros elétricos, e o Grupo BMW não é exceção. Para a plataforma atual de veículos puramente elétricos, a empresa com sede em Munique conta com o apoio da Continental. O modelo BMW iX foi lançado em meados de 2021: o SUV de luxo tem dois motores elétricos, um na frente e outro na traseira.
A combinação franco-alemã ressoa em uníssono
O caminho para suportes de baixa vibração para esses motores começou em 2018, quando a equipe da Continental em Rennes, na França, começou a desenvolver os suportes. Peter Koch atuou como interface entre seus colegas franceses e o cliente da Baviera. “Essa troca cultural é sempre enriquecedora: as filosofias e abordagens para tal projeto diferem naturalmente de região para região. Mas quando o resultado final é um bom produto, todos se orgulham da mesma maneira do que conquistaram", diz Koch dando uma piscadinha.
Metas alcançadas mais rapidamente no mundo virtual
Em Rennes, o caminho para esse bom produto começou virtualmente. Os engenheiros primeiro criaram protótipos virtuais com a ajuda do software CAE. CAE, na sigla em inglês, significa engenharia assistida por computador. No entanto, os especialistas criam mais do que apenas um projeto digital: os protótipos podem ser testados quase tão intensamente quanto os modelos reais com a ajuda de simulações de computador. Essa abordagem é chamada de método dos elementos finitos, ou FEM na sigla em inglês. O tempo de desenvolvimento é reduzido significativamente porque os protótipos reais agora são construídos com base nos modelos virtuais que puderam comprovar no teste de estresse digital que controlam as vibrações de alta frequência.
Isso ocorre porque os modelos virtuais também podem ser usados para esclarecer questões importantes em um estágio inicial: como os diferentes compostos de borracha no suporte reagem em diferentes velocidades do motor elétrico? Em quais pontos a carga gerada pelas vibrações é particularmente alta? Qual combinação de materiais modificados neutralizaria tal estresse e, assim, prolongaria a vida útil do suporte? Em que pontos o peso poderia ser reduzido de forma eficaz? E, claro, qual estrutura holística (design e material) seria especialmente eficaz para coroar o caminho que a vibração de alta frequência deseja seguir?
"A abordagem virtual é conveniente para os desenvolvedores: se mudarem o design ou o material em um ponto, por exemplo, eles podem ver em tempo real quais são as consequências dessa mudança. Isso permite que os desenvolvedores experimentem uma rota que eles poderiam não ter seguido com um protótipo real", diz Koch. "Tanto em termos de tempo quanto de economia, isso é mais sustentável, o que acaba beneficiando os fabricantes tanto quanto os clientes finais."
Correspondência entre suportes e o sistema modular
Os suportes da Continental também serão usados em outros modelos da atual geração elétrica do Grupo BMW, como o i4. Para isso, a equipe de Rennes desenvolveu um sistema modular ao qual os suportes adequados podem ser rapidamente encaixados dependendo do modelo.
A princípio, um motor é geralmente sustentado por três a quatro suportes. Cada um consiste em um núcleo de alumínio e um elemento de borracha circundante. Tudo é cingido em uma manga estável. O núcleo é ligado ao motor, enquanto que a manga exterior, para simplificar, é ligada ao resto do veículo. O elemento de borracha entre eles sustenta o motor elasticamente e o isola acusticamente do veículo. Em relação ao material, vários compostos de borracha e plástico formam a base, que podem ser combinados ou adaptados de diferentes maneiras, dependendo dos requisitos.
No entanto, o foco não está apenas no comportamento de alta frequência e na vida útil, mas também no peso. "Na engenharia automotiva, cada grama conta hoje em dia", explica Koch. "É por isso que substituímos consistentemente as mangas externas metálicas nos suportes por elementos mais leves, mas igualmente resistentes, feitos de poliamida de alto desempenho." Cerca de 80% dos vários componentes podem ser usados em todos os modelos do sistema modular. Os 20% restantes podem ser personalizados: para alguns veículos, por exemplo, a rigidez da borracha desempenha um papel mais importante, enquanto que para outros, o material precisa ser mais flexível.
Um local para tudo: da ideia a produção
A equipe francesa da Continental não apenas forneceu os serviços de engenharia para o projeto dos suportes, mas também é responsável por sua produção. Uma unidade de produção totalmente automatizada também foi desenvolvida internamente para esse propósito e está funcionando a toda velocidade há meses. "O desenvolvimento e a produção acontecem no mesmo lugar em Rennes. Além disso, a maioria dos materiais para os suportes, especialmente a borracha e a poliamida, é fabricada pela Continental. A integração vertical é enorme. Em relação aos benefícios para nossos clientes, conseguimos responder de forma ainda mais rápida e flexível as demandas deles, mesmo em projetos futuros”, diz Koch. Portanto, a partir de agora, a sonoridade dos automóveis modernos virá da França, assim como o prazer de duas taças de vinho tilintando.