Peças plásticas automotivas: tipos, materiais e fabricação

Os plásticos representam aproximadamente 10% a 15% do peso total dos veículos de passageiros, e essa proporção continua a crescer. Um único veículo utiliza mais de 13 tipos principais de materiais plásticos para fabricar milhares de componentes plásticos automotivos diferentes, como painéis da carroceria, peças de acabamento interno, sistema de admissão de ar e para-choques. Este artigo fornecerá uma visão geral das principais peças plásticas utilizadas em automóveis.

Peças de plástico em um carro

As peças plásticas são amplamente utilizadas em veículos de passageiros modernos em diversas áreas importantes, incluindo acabamentos internos e externos, sistemas de transmissão e componentes funcionais, como painéis de instrumentos e lentes de faróis. Para compreender plenamente a diversidade dessas aplicações e sua contribuição para a redução do peso dos veículos, devemos examinar suas localizações e os papéis que desempenham.

Painel de instrumentos

O painel de instrumentos é um dos componentes funcionais mais críticos e, estruturalmente, o sistema mais complexo dentro do interior do veículo. Ele trabalha em conjunto com os bancos e airbags para proteger os ocupantes, impondo, portanto, altos requisitos em relação ao seu design, qualidade tátil (textura/sensação), conforto e recursos de proteção dos ocupantes. A estrutura principal do painel de instrumentos pode ser categorizada em painéis de instrumentos rígidos e painéis de instrumentos macios, com base na textura da superfície.

Os painéis de instrumentos automotivos são predominantemente feitos de plástico, variando principalmente em rigidez. O tipo mais macio é o poliuretano (PU), que é relativamente leve e oferece características superiores de segurança (absorção de energia) e isolamento acústico. O tipo mais rígido é o polipropileno (PP), que tem um preço comparativamente menor. Interiores de veículos de luxo geralmente optam pelo poliuretano.

Nome	Material	Tolerância
Painel de instrumentos	PP/PU	± 0.005 ″

Tampa do painel de instrumentos

A cobertura do painel de instrumentos é fabricada por moldagem por injeção, utilizando materiais como ABS, ABS/PC e PP reforçado. O ABS e o ABS/PC têm dificuldade em atender aos rigorosos requisitos de resistência ao calor e são mais caros que o PP reforçado, mas são mais fáceis de tratar superficialmente (permitindo pintura, cromagem , etc.) para atender a demandas específicas de estilo. O PP reforçado pode atender aos requisitos de resistência térmica, mas é difícil de personalizar com tratamentos de superfície especializados. A seleção do material envolve equilibrar os requisitos reais de desempenho com o custo.

Nome	Material	Tolerância
Tampa do painel de instrumentos	ABS	± 0.005 ″

Painel do console central

O painel do console central está localizado na área central do painel de instrumentos e influencia diretamente o efeito visual geral do mesmo. As montadoras frequentemente alteram o estilo ou o acabamento da superfície do painel do console central para reproduzir os efeitos de pequenas atualizações ou variações de modelo. Isso exige excelente capacidade de personalização do acabamento da superfície. Devido à necessidade de manutenção frequente dos componentes eletrônicos ou do sistema de climatização, ele deve ser fácil de instalar e desmontar, o que requer um certo grau de resistência e durabilidade. No processo de design, o painel do console central geralmente utiliza ABS ou ABS/PC, com acabamentos como pintura e cromagem.

Nome	Material	Tolerância
Painel do console central	ABS	± 0.005 ″

Porta-luvas/Compartimento

O porta-luvas serve principalmente para guardar objetos e proteger os joelhos do ocupante. Sua aparência deve ser harmoniosa com o painel de instrumentos, o que às vezes exige acabamento externo adicional. Os painéis internos e externos do porta-luvas são geralmente moldados por injeção em polipropileno modificado ou policarbonato/ABS. Veículos de luxo costumam utilizar um processo de flocagem interna para evitar que os objetos guardados vibrem e gerem ruído durante a condução. Acessórios do porta-luvas, como puxadores, pinos de articulação, fechos e presilhas, são frequentemente feitos de polioximetileno (POM), um material resistente a impactos e desgaste repetidos.

Nome	Material	Tolerância
Porta-luvas	PP/PC	± 0.005 ″

Conjunto de saída de ar

O conjunto de ventilação é composto por aletas guia dianteiras e traseiras, a carcaça/corpo da ventilação, aletas amortecedoras e um interruptor rotativo. As saídas de ar condicionado automotivas são frequentemente ajustadas e expostas a fluxos alternados de ar frio e quente. Isso exige materiais com alta resistência ao calor, resistência a impactos, flexibilidade (tenacidade) e estabilidade dimensional. Os materiais recomendados são geralmente PA6 ou ABS/PC para as lâminas/aletas, ABS ou PP+T (PP com talco) para a carcaça da ventilação, PP+T para a estrutura da aleta amortecedora com EPDM como anel de vedação e materiais resistentes ao desgaste, como POM ou TPO, para o conjunto do interruptor rotativo.

Nome	Material	Tolerância
Conjunto de saída de ar	ABS / PP	± 0.005 ″

Sistema de painéis de acabamento de portas

O painel de acabamento da porta é dividido principalmente em corpo principal (substrato), painel interno, apoio de braço, friso decorativo, porta-mapas e grade do alto-falante. O corpo principal atua como a estrutura de suporte de todo o painel da porta, sustentando todos os componentes funcionais e decorativos, exigindo resistência e rigidez suficientes para manter sua forma e evitar deformações. O material mais comum é o polipropileno (PP). O material do painel interno é o mesmo do corpo principal. Devido às exigências de conforto, o apoio de braço geralmente adota uma estrutura de três camadas: estrutura interna, camada de espuma e revestimento externo. Os frisos decorativos, considerando o efeito estético geral, requerem tratamento de superfície e geralmente são feitos de ABS. Os materiais do porta-mapas e da grade do alto-falante são os mesmos do corpo principal.

Nome	Material	Tolerância
Sistema de painéis de acabamento de portas	PP	± 0.005 ″

Pára-choque

O sistema de para-choques, composto pelos para-choques dianteiro e traseiro, utiliza o maior volume de material plástico em peças externas de automóveis, representando aproximadamente 42% do consumo total de plástico em um veículo. O para-choque é um componente de segurança projetado para absorver a imensa energia gerada durante uma colisão, minimizando lesões aos ocupantes. Portanto, o para-choque deve passar por uma série de testes e regulamentações relevantes referentes a saliências externas e desempenho em colisões. Por exemplo, o para-choque deve ser capaz de retornar à sua forma original após uma colisão a 9 km/h e deve possuir resistência a lascas de pedra. A seleção do material para o para-choque deve considerar cuidadosamente propriedades como durabilidade, dureza e resistência. Além disso, o material deve apresentar características como absorção de energia, resistência à deformação e boa moldabilidade. Assim, a escolha do material é crucial para o cumprimento de sua função pretendida.

Os para-choques dianteiro e traseiro são normalmente fabricados em polipropileno (PP). Por um lado, essa escolha facilita o processamento e reduz os custos, ao mesmo tempo que garante que o para-choque tenha elasticidade e capacidade de amortecimento/absorção de energia suficientes, proporcionando proteção eficaz contra danos corporais aos ocupantes. Por outro lado, reduz a massa elevada associada aos para-choques metálicos, contribuindo para a redução do peso do veículo.

Nome	Material	Tolerância
Pára-choque	PP	± 0.005 ″

Lente do farol

A lente do farol precisa manter o brilho do farol durante uso prolongado sem degradação e proteger a fonte de luz. Isso exige um plástico com excelente moldabilidade, alta transparência e dureza superficial suficiente. Portanto, plásticos ópticos de alto desempenho, como o policarbonato (PC), são o material de escolha para a lente do farol, graças à sua alta resistência, resistência aos raios UV, tenacidade e excelentes propriedades de transmissão de luz.

Nome	Material	Tolerância
Lente do farol	PC	± 0.005 ″

Grade de entrada de ar

Muitas grades de veículos apresentam acabamento cromado, conferindo uma forte aparência metálica, mas, na verdade, também são feitas de plástico. As principais funções da grade de entrada de ar são resfriar o motor e controlar o fluxo de ar na parte frontal do veículo, o que impõe altos requisitos à moldabilidade do material. O ABS é um material comumente usado para grades devido à sua alta resistência a impactos, facilidade de moldagem e adequação para galvanoplastia.

Nome	Material	Tolerância
Grade de entrada de ar	ABS	± 0.005 ″

Tipos de plásticos usados ​​na indústria automotiva

Esses materiais podem ser categorizados principalmente em plásticos de uso geral e plásticos de engenharia, e suas propriedades únicas ditam suas aplicações específicas em acabamentos internos e externos, sistemas de transmissão e componentes estruturais. A seção a seguir detalhará as propriedades físicas, as características de processamento e as principais vantagens de nove polímeros cruciais, incluindo polietileno (PE), polipropileno (PP), poliamida (PA) e policarbonato (PC), demonstrando a utilização precisa da ciência dos materiais em automóveis modernos.

Polietileno (PE)

É um plástico cristalino formado pela polimerização do etileno. Apresenta boas propriedades de fluidez no estado fundido. O polietileno de baixa densidade (PEBD) é produzido pelo método de alta pressão, com uma cristalinidade mais baixa, de 45% a 65%. Caracteriza-se por boa flexibilidade, alongamento na ruptura, resistência ao impacto e transparência. O polietileno de alta densidade (PEAD) é produzido pelo método de baixa pressão, com uma alta cristalinidade, de 85% a 95%. Possui maior resistência mecânica e maior temperatura de serviço, tornando-o adequado para moldagem por sopro, moldagem por injeção e extrusão de diversos tipos de garrafas, bacias, barris, chapas, tubos e perfis.

Polipropileno (PP)

É um polímero cristalino de baixa densidade e boa resistência ao calor. Suas propriedades são semelhantes às do PE, mas apresenta alta taxa de contração na moldagem, boa fluidez no estado fundido e excelente desempenho antifadiga. Os produtos resultantes possuem boas propriedades mecânicas, alta rigidez e dureza superficial, destacando-se pela excelente resistência à fadiga por flexão. Suporta centenas de milhares de ciclos de dobra e flexão sem falhas, sendo altamente adequado para dobradiças. Sua temperatura de serviço a longo prazo pode atingir 120 °C e até 150 °C quando não submetido a forças externas. Possui baixa absorção de água e excelente resistência química, suportando ácidos, bases, sais e muitos solventes orgânicos polares abaixo de 80 °C.

Cloreto de polivinil (PVC)

Diversos aditivos podem ser incorporados à resina de PVC para produzir produtos plásticos com propriedades variadas. O PVC apresenta características de polímero amorfo; seu estado fundido possui baixa estabilidade térmica, uma faixa de temperatura de processamento estreita e pode ser corrosivo para moldes. Em baixas temperaturas, o PVC tende a se tornar rígido e quebradiço. O PVC flexível é comumente utilizado no design automotivo como material de vedação e decorativo.
Poliestireno (PS): É um plástico incolor e transparente. O PS é um polímero amorfo com boa fluidez no estado fundido e não se decompõe facilmente, oferecendo boa processabilidade para moldagem por injeção. Suas propriedades mecânicas são geralmente medianas e sua resistência ao impacto é baixa. É propenso a fraturas em caso de queda ou impacto forte. As peças plásticas devem ter espessura de parede uniforme, cantos arredondados nas superfícies de conexão e devem evitar o uso de insertos. Tensões residuais excessivas nas peças plásticas podem levar ao branqueamento por tensão e ao surgimento de trincas. O PS possui um alto coeficiente de expansão térmica. Forças alternadas de expansão e contração podem causar trincas nas bases de conexão das peças plásticas.

ABS (acrilonitrila butadieno estireno)

É um plástico amorfo copolimerizado de estireno, butadieno e acrilonitrila. O ABS geralmente apresenta melhor resistência do que o poliestireno de alto impacto (HIPS) e boas propriedades mecânicas em geral. Possui fluidez moderada e é fácil de moldar por injeção. Apresenta baixa contração de moldagem, resultando em dimensões estáveis ​​do produto. Sua temperatura de serviço varia de -40 °C a 100 °C. Possui boa estabilidade química, excelente imprimibilidade, tingibilidade, adesão e boas propriedades de galvanoplastia, além de características acústicas satisfatórias, tornando-o adequado para gabinetes de equipamentos de áudio. O ABS é frequentemente usado na fabricação de diversos acessórios automotivos e estruturas, como maçanetas, lentes de faróis, painéis de automóveis, grades de radiador e peças decorativas tratadas com processos de superfície como galvanoplastia.

Metacrilato de polimetil (PMMA)

É um plástico amorfo altamente transparente, comumente conhecido como acrílico. O acrílico possui baixa dureza superficial, o que o torna facilmente riscado por objetos duros. A fissuração por tensão ambiental é outra fragilidade do PMMA.

Poliamida (PA)

É um polímero cristalino multivariável, comumente conhecido como náilon. É resistente, durável e resistente à fadiga, mas absorve muita umidade. Possui um alto ponto de fusão e uma faixa estreita de temperatura de fusão. O material deve ser completamente seco antes da injeção. Devido à baixa viscosidade do material fundido, a formação de fios e rebarbas é comum durante a moldagem por injeção. A temperatura do molde influencia a cristalinidade. As peças plásticas apresentam uma alta taxa de contração durante a moldagem, que pode variar, e as dimensões dos produtos moldados podem ser instáveis ​​devido à absorção de umidade e outros fatores. O PA6 oferece boa elasticidade e alta resistência ao impacto, mas também maior absorção de água. O PA66 proporciona alta resistência e boa resistência ao desgaste.

Policarbonato (PC)

É um polímero amorfo com excelente resistência ao impacto e à fluência, além de boa resistência ao frio e ao calor. O PC possui excelentes propriedades de isolamento mecânico e elétrico, e boa transparência. Os produtos moldados apresentam uma taxa de contração relativamente baixa, resultando em alta precisão dimensional. É o segundo plástico de engenharia com maior volume de produção, depois do PA. A resistência ao impacto do PC é de 2 a 3 vezes maior que a do PMMA, e sua fluência é cerca de 10% menor que a do PMMA. O PC pode ser usado a longo prazo na faixa de -100 °C a 300 °C, possui temperatura de decomposição térmica superior a 310 °C e é autoextinguível. À temperatura ambiente, resiste a ácidos diluídos e é relativamente estável a álcoois, óleos e sais, com exceção do formaldeído.

Polioximetileno (POM)

É um polímero altamente cristalino com excelentes propriedades físicas e mecânicas. É resistente ao desgaste, à água e à corrosão, além de possuir boa estabilidade dimensional. Apresenta fluidez moderada no estado fundido, uma faixa estreita de temperatura de fusão, é altamente sensível ao calor e propenso à decomposição. O reforço com fibra de vidro pode reduzir a taxa de contração na moldagem. A exposição prolongada à atmosfera acelera o envelhecimento. Sua temperatura de serviço a longo prazo varia de -40 °C a 100 °C. Exibe alta rigidez, alta dureza e alto módulo de elasticidade, combinados com boa resistência ao impacto. Sua resistência e rigidez específicas são próximas às de materiais metálicos, e possui baixo coeficiente de atrito e volume de desgaste, juntamente com excelentes propriedades autolubrificantes.

Como o Getzshape pode ajudar

A Getzshape é sua parceira essencial na fabricação de componentes plásticos leves para automóveis. Aproveitando nossa rede certificada e equipamentos avançados, a Getzshape realiza a complexa usinagem CNC e a moldagem por injeção necessárias para componentes plásticos automotivos, garantindo que seu painel de instrumentos, lentes de faróis, para-choques e painéis da carroceria atendam aos requisitos de leveza necessários para alcançar as metas de desempenho e eficiência dos veículos de última geração.