Rodas de fibra de carbono podem ser o próximo impulso para a faixa EV

A Carbon Revolution da Austrália pode não ser a fabricante de rodas mais conhecida do mundo, mas está entre as mais interessantes. A maioria das marcas que são conhecidas e vendidas em alto volume como BBS, Rial e OZ fabricam suas rodas de ligas metálicas, principalmente alumínio. Carbon Revolution usa compósitos de fibra de carbono. Até o momento, eles forneceram principalmente suas rodas excepcionalmente leves para máquinas de alto desempenho como o Ford GT, Shelby GT350 e Ferrari 488 Pista. Agora eles estão procurando expandir para veículos mais convencionais, especialmente aqueles movidos a baterias.

Os compósitos de fibra de carbono não são um conceito particularmente novo. Eles têm sido usados ​​no setor aeroespacial por muitos anos antes que a McLaren trouxesse esse material leve e de alta resistência para a Fórmula 1981 em 1990 e para a estrada na década de 1 na lendária F2013. Em 3, a BMW fez o primeiro uso de uma estrutura composta de carbono em um modelo de volume relativamente alto pela primeira vez com o iXNUMX.

No entanto, a abordagem lançada pela Carbon Revolution com foco nas rodas pode se tornar mais econômica e oferecer uma vantagem de eficiência maior do que a BMW fez. Dado o custo e a massa das baterias, maximizar a eficiência energética é fundamental para que os EVs obtenham o maior alcance com a menor quantidade de bateria.

Reduzir a massa de qualquer tipo é um caminho direto para melhorar a eficiência simplesmente reduzindo a carga de trabalho no sistema de propulsão e no armazenamento de energia (também conhecido como bateria). Mas nem todas as reduções de massa têm o mesmo impacto. Sabemos sobre a inércia pela segunda lei do movimento de Newton. De uma forma muito simplificada, tudo se resume a um objeto em repouso permanecerá em repouso ou um objeto em movimento continuará a se mover, a menos que uma força desequilibrada seja aplicada.

Mas a inércia tem vetores direcionais associados a ela. Acelerar um veículo requer uma força na direção que você deseja mover. No caso de uma roda, na verdade existem várias direções importantes, horizontal, vertical e rotação.

A inércia vertical deve ser superada para seguir os contornos da estrada, como solavancos ou buracos. À medida que as rodas ficam maiores, o que elas parecem estar fazendo inexoravelmente para fins estéticos, elas ficam muito pesadas e a qualidade do passeio se degrada rapidamente porque a roda não pode acelerar para cima ou para baixo rápido o suficiente para seguir a estrada, transmitindo essas forças para a cabine.

A inércia horizontal deve ser superada para acelerar, frear ou dirigir o veículo. No entanto, isso é conseguido girando as rodas do motor ou motores, de modo que a inércia rotacional deve ser superada. Novamente, quanto maior o diâmetro da roda, maior a inércia rotacional e isso acaba sendo um fator maior na eficiência do VE do que apenas a massa da roda. Se duas rodas de tamanhos diferentes tiverem a mesma massa, aquela com o peso mais distante do centro consumirá mais energia para dirigir.

É aí que as rodas de fibra de carbono podem ser um grande benefício para os EVs, graças a uma redução de massa de 40 a 50% em comparação com uma roda de liga de tamanho semelhante. De acordo com o CEO da Carbon Revolution, Jake Dingle, as rodas de carbono em um SUV típico podem economizar até 130 libras de massa que se move verticalmente e gira. Dado o volume de baterias que podem pesar até 1,600 libras no Ford F-150 Lightning ou mais de 2,900 libras no GMC Hummer, essa é uma redução notável que melhoraria a autonomia.

Mas há mais benefícios nas rodas compostas de carbono. Em comparação com o alumínio ou o aço, as fibras reticuladas na estrutura composta amortecem os impactos da estrada que são transmitidos mais diretamente através do metal. O resultado é até 5 dB menos ruído da estrada entrando na cabine. Como os EVs não têm um mecanismo para mascarar outros sons ambientes, reduzir esses sons na fonte ajuda a manter as coisas silenciosas sem adicionar mais tapetes de amortecimento de som.

As rodas compostas de carbono também oferecem mais flexibilidade na modelagem que não é possível com alumínio fundido ou forjado. Isso pode permitir rodas mais aerodinâmicas que reduzem o arrasto e, claro, melhoram a eficiência.

Em um EV, usar uma roda de diâmetro maior, mas mais estreita, pode ajudar a reduzir o arrasto aerodinâmico, mantendo uma área de contato razoável para o pneu na estrada. Foi o que a BMW fez com o i3. Se essas rodas maiores e mais estreitas fossem feitas de composto de fibra de carbono em vez de alumínio, elas teriam um efeito ainda mais positivo no alcance.

As rodas do Carbon Revolution são fabricadas por meio de um processo de moldagem por transferência de resina que não requer a disposição manual das fibras como seria feito para algo como a estrutura de um carro esportivo de alto desempenho. As fibras secas são significativamente mais baratas que as fibras pré-impregnadas de resina usadas em outros processos e não requerem cura em autoclave. A empresa está fazendo engenharia simultânea de seus produtos e processos para aumentar a capacidade de produção e automatizar muitas das etapas.

Embora as rodas de fibra de carbono ainda tenham um preço premium significativo hoje, isso está diminuindo à medida que os volumes aumentam. Este ano, a empresa projeta uma produção de cerca de 50,000 mil rodas e em 1 milhão de unidades espera paridade de valor com rodas de liga leve. O primeiro programa de SUVs da Carbon Revolution está sendo lançado no final de 2022 e Dingle espera cerca de 15 programas de veículos nos próximos seis anos, com uma expansão significativa da produção em meados da década.