Uma revolução silenciosa: neutralizar o ruído, vibração e brusquidão no design automóvel

Uma abordagem estratégica para a redução de NVH em veículos

Cada material apresenta um comportamento de amortecimento único, determinando a eficácia na absorção de choques e ondas sonoras para prevenir o ruído estrutural e aéreo em veículos. Este comportamento depende de fatores como a absorção de humidade, rigidez e propriedades de amortecimento. Naturalmente, este desempenho deve ser equilibrado com outras considerações de engenharia, como a redução de peso, robustez do material e resistência à hidrólise. Por conseguinte, uma abordagem estratégica à seleção de materiais pode ser determinante entre uma experiência de condução desconfortável e ruidosa ou uma viagem suave e relaxante – ajudando os fabricantes automóveis a cumprir as crescentes expectativas dos consumidores em termos de conforto.

Compreender o NVH e os efeitos de diferentes intervalos de frequência:

• As vibrações ocorrem em intervalos de baixa frequência, abaixo dos 100 hertz (Hz), e podem ser fisicamente sentidas através dos pontos de contacto, como o volante ou os painéis das portas.
• A agressividade corresponde a um intervalo de frequência intermédia, desde os 10 Hz até algumas centenas de Hz, gerando sons desagradáveis que são particularmente incómodos para o ouvido humano.
• O ruído manifesta-se em altas frequências, abrangendo o intervalo de audição humana (até cerca de 20 kHz).

Que propriedades dos materiais influenciam o desempenho NVH?

Os plásticos standard já amortecem vibrações muito melhor do que metais como o aço ou o alumínio, podendo-se atuar sobre três fatores chave para ajustar o desempenho NVH. Em primeiro lugar, a rigidez determina quão facilmente as vibrações se propagam através de um componente. Materiais mais rígidos podem resistir melhor às vibrações, mas também podem transmiti-las com maior facilidade. Alterações de rigidez, através do design e/ou do material, conduzem a diferentes comportamentos de ressonância. Em segundo lugar, a capacidade de amortecimento mede a eficiência do material ao absorver a energia vibratória em vez de a transmitir. Por último, o peso afeta a frequência natural de vibração dos componentes, sendo que peças mais leves vibram a frequências superiores, enquanto peças mais pesadas vibram a frequências inferiores.

Impactos principais do ruído, vibração e agressividade incluem:

• Experiência de condução desconfortável
• Aumento da fadiga e distração do condutor
• Perceção reduzida da qualidade do veículo
• Fadiga e falha de componentes

Temperatura e humidade: O desafio ambiental

As propriedades dos materiais não permanecem constantes em todas as condições de funcionamento. Polímeros como poliamidas PA6, PA66, PPA e PA410 absorvem humidade, afetando tanto o desempenho de amortecimento como a rigidez. Isto é particularmente importante uma vez que as condições ambientais...As condições térmicas no interior do veículo podem variar significativamente. Os componentes internos funcionam entre a temperatura ambiente e até 60-70°C, os sistemas de suspensão podem atingir 110°C, enquanto os alojamentos de engrenagens e bombas podem alcançar temperaturas ainda superiores. Devido a esta variabilidade, não existe uma solução universal para todas as condições; a seleção dos materiais deve ser feita com base nos requisitos específicos de cada aplicação. É esta a abordagem subjacente ao nosso portefólio especializado de materiais NVH. Os nossos materiais NVH especializados proporcionam valores de amortecimento significativamente superiores aos seus equivalentes standard, bem como numa gama de temperaturas mais ampla, tornando-os menos sensíveis ao desafio acima mencionado.

Encontrar o material otimizado para NVH adequado para a sua aplicação

No contexto do NVH, os projetistas automóveis procuram materiais que absorvam eficazmente as vibrações, mantendo simultaneamente a resistência estrutural e outras propriedades mecânicas exigidas para componentes automóveis. Para responder a estas necessidades, desenvolvemos uma gama dedicada de classes especializadas de elevado amortecimento, concebidas para proporcionar um desempenho NVH otimizado.

Por exemplo, Akulon® GA-XLG0 oferece capacidades aprimoradas de amortecimento acústico para componentes interiores em intervalos de temperatura mais baixos. EcoPaXX® Q-KXG10 proporciona controlo NVH excecional para aplicações de temperatura intermédia, como sistemas de suspensão. ForTii® NMX33 responde aos ambientes de temperatura mais elevada, incluindo alojamentos de engrenagens e bombas, mantendo desempenho superior tanto em condições condicionadas como secas.

Do conceito à produção: Apoio abrangente ao desenvolvimento

A escolha do material adequado para cada componente é apenas o início do percurso para uma gestão eficaz de NVH. Prestamos suporte aos fabricantes automóveis em todas as etapas do processo de desenvolvimento, desde o conceito inicial até à produção em série. Este apoio inclui orientação na seleção de materiais, avaliação dos custos de conversão de componentes metálicos para polímeros, realização de simulações avançadas para prever o desempenho e criação de protótipos para testes preliminares. Em complemento, podemos trabalhar em conjunto para conduzir análises de modo e efeito de falhas (FMEA) para identificar riscos de concepção potenciais.

O suporte de desenvolvimento completo da Envalior inclui:

• Desenvolvimento de conceito
• Projeto de engenharia detalhado
• Análise e avaliação do desempenho
• Aperfeiçoamento e otimização de processos
• Validação de componentes e sistemas

O seu roteiro para o sucesso NVH

A "revolução silenciosa" da indústria automóvel está apenas a começar. À medida que os veículos elétricos ganham adesão no mercado e a condução autónoma transforma os automóveis em "terceiros espaços" – mais sala de estar do que transporte – as expectativas dos consumidores em relação ao refinamento estão a aumentar. Os fabricantes mais inovadores estão a preparar-se para esta mudançareconhecendo que os veículos do futuro devem garantir um desempenho extremamente silencioso em cada componente. A seleção estratégica de materiais e os princípios de design à primeira são fundamentais para os fabricantes automóveis que lideram esta evolução. Quem agir agora posiciona-se para definir os novos padrões de conforto e sofisticação automóvel – componente a componente.

Quer saber mais? Assista ao nosso TechXchange webinar com Ron Krotwaar, Advanced Development Expert – Lightweight Solutions, para conhecer todos os detalhes.

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