Isabel Duarte, investigadora da Universidade de Aveiro, está a desenvolver umas sofisticadas estruturas tubulares, preenchidas com espuma de alumínio, que podem revolucionar a indústria automóvel.
Isabel Duarte, investigadora da Universidade de Aveiro, está a desenvolver umas sofisticadas estruturas tubulares, preenchidas com espuma de alumínio, que podem revolucionar a indústria automóvel.
A espuma metálica é um material resistente, eficaz na absorção dos impactos (e por isso indicada para a segurança dos ocupantes de viaturas em caso de acidente), leve (diminuindo consumos de combustível) e porosa, amortecendo ruídos e vibrações.
Imagine-se uma esponja, com todos os seus poros, mas feita de metal. Assim se assemelham as espumas metálicas. “São materiais sólidos de elevada porosidade, semelhantes a outras espumas sólidas, como é o caso das cerâmicas, mas feitas a partir de um metal ou de uma liga metálica”, explica Isabel Duarte.
Assim, explica a investigadora do Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) da UA, “podemos ter espumas de aço, de alumínio, de magnésio, de zinco e até mesmo de ouro conforme a aplicação que se pretende”.
Este material já está a ser incorporado em componentes de automóveis topo de gama, na Alemanha. Também a construção civil, a arquitetura e biomedicina têm vindo a explorar este material. Isabel Duarte, da Universidade de Aveiro (UA), é um dos poucos cientistas europeus que conhecem os segredos desta espuma.
Os recém-criados tubos de alumínio preenchidos com espuma de alumínio, através de um processo desenvolvido pela investigadora e patenteado na Alemanha, são mais um passo em direção à utilização deste material.
A equipa do Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) da UA, liderada por Isabel, está a criar estruturas tubulares, para veículos automóveis, que são preenchidas com espumas metálicas. “Temos desenvolvido e testado estruturas leves baseadas em espuma de alumínio para serem usados em veículos automóveis, mas que tenham um bom desempenho mecânico fiável e previsível”, explica a investigadora.
Em concreto, a equipa de Isabel Duarte desenvolveu uma metodologia experimental onde o preenchimento dos tubos é feito durante a etapa de formação da própria espuma.
“A dificuldade que tivemos de ultrapassar foi garantir que o tubo mantivesse a sua integridade estrutural, que não fundisse durante a formação da espuma no seu interior e que houvesse o preenchimento total deste, uma vez que este processo ocorre a temperaturas próximas da temperatura de fusão do alumínio do tubo e da espuma”, desvenda.
Resultados promissores
Os primeiros resultados alcançados na UA “são bastante promissores” já que deram origem a estruturas resistentes e eficazes. “Este processo garante uma ligação forte entre a espuma e as paredes internas do tubo exterior que se reflete no seu comportamento mecânico”, salienta a investigadora em comunicado de imprensa.
Estas novas estruturas têm duas vantagens: o núcleo em espuma de alumínio proporciona uma elevada taxa de absorção de energia por unidade de peso, enquanto os tubos contribuem para a rigidez e a resistência mecânica do conjunto.
Estes tubos “têm apresentado um bom desempenho mecânico mais fiável e previsível, comparativamente com outras estruturas semelhantes”. Além disso, esta metodologia permite preencher estruturas metálicas ocas com espuma sem recorrer às técnicas secundárias como colagem e soldadura geralmente usadas, reduzindo assim uma etapa na produção de um componente automóvel.
Existem vários métodos de fabrico destes materiais, mas os mais viáveis são os de expansão direta e o de pulverotecnologia. A investigadora explica que “nos métodos de expansão direta injeta-se um gás inerte, ou adiciona-se um composto químico que irá libertar um gás no interior do metal fundido”.
Já o método de pulverotecnologia, usado no DEM, “consiste em aquecer um material precursor denso a temperaturas acima da temperatura de fusão do metal”.
Método da investigadora patenteado na Alemanha
Este material precursor é obtido por compactação de uma mistura de pós de alumínio e de um composto químico. A espuma forma-se devido à fusão do metal e à decomposição térmica dos pós do composto químico libertando um gás”. No final, a espuma sólida é obtida por arrefecimento controlado da espuma líquida formada no interior do tubo.
Este método, desenvolvido e patenteado pelo Fraunhofer-Institut für Angewandte Materialforschung (IFAM, Bremen, na Alemanha) onde a investigadora fez o seu Doutoramento e se especializou, é o mais versátil de todos pois permite produzir componentes sem limitações de geometria, forma e dimensões.
A investigação do DEM está a ser realizada com o apoio da empresa portuguesa MJAmaral e em parceria com grupos de investigação da Universidade Técnica de Berlim (Alemanha), da Universidade de Maribor (Eslovénia) e da Universidade de Split (Croácia).
