Como economizar peso em interconexões para o automobilismo

Nas corridas de Fórmula 1 e em outros esportes automobilísticos, a redução de peso é fundamental para a vantagem competitiva. Alguns gramas economizados aqui e mais outros ali podem resultar em economias significativas como um todo. Também estamos vendo um movimento em direção ao acondicionamento de alta densidade de peças eletrônicas. À medida que o conteúdo eletrônico dos carros aumenta, o impulso natural é miniaturizar o pacote para obter a máxima eficiência no uso do espaço. Os chicotes elétricos e os sistemas de interconexão oferecem oportunidades para redução de peso e tamanho. O primeiro requisito para conectores e cabos é um design robusto que possa suportar temperaturas extremas, vibração e exposição a fluidos em geral e limpadores de freio em particular.

A evolução dos conectores da série DEUTSCH AS da TE Connectivity (TE) demonstra a miniaturização dos conectores. Conectores menores normalmente pesam menos, então uma atenção especial foi dada ao desenvolvimento de conectores de maior densidade. As conchas de aço inoxidável deram lugar ao alumínio leve, com compostos ainda mais leves disponíveis. Recursos como anéis de acoplamento ficaram menores. À medida que os conectores encolhem, a atenção também deve ser focada em questões de usabilidade, como reprojetar saliências para que um técnico com luvas possa facilmente conectar e desconectar os conectores com rapidez e precisão. Conectores com revestimento composto oferecem um método atraente para reduzir o peso. Quando a indústria olhou pela primeira vez para os conectores compostos, eles não corresponderam às expectativas de desempenho robusto no mercado de esportes automotivos. Em particular, os compostos não resistiram à exposição ao limpador de freio. Como resultado, os designers deixaram de utilizá-los. Os compostos estão evoluindo. Eles melhoraram drasticamente e a próxima geração em breve deve atender totalmente às necessidades do automobilismo. Os compostos merecem uma nova avaliação de suas capacidades para economizar peso e atender às necessidades mecânicas e ambientais dos esportes automotivos. 

Tradicionalmente, os compostos reduzem o peso do conector em cerca de 40%. Ao otimizar o material de reforço e introduzir espuma em matrizes poliméricas, uma economia adicional de 10 a 20 por cento pode ser alcançada. O material e o comprimento das fibras de reforço desempenham um papel significativo na determinação da resistência da peça acabada. Materiais de maior resistência podem significar espessura de parede reduzida e, portanto, menor peso. Agora já é possível a introdução de agentes espumantes ou microesferas em um compósito polimérico, embora dificultada à medida que o volume da fibra de reforço aumenta. Cabos de parede fina de alto desempenho já são o padrão para corridas de automóveis. Um cabo típico, como o cabo SPEC 55 da TE, usa um isolamento de ETFE reticulado e uma capa que oferece faixas de temperatura de 150 °C ou 200 °C e excelente resistência a fluidos. A construção de parede fina permite redução de peso sem comprometer o desempenho. Embora a indústria automobilística comercial e os militares estejam começando a usar fios e cabos de alumínio para reduzir o peso, eles ainda não estão sendo utilizados de modo generalizado no automobilismo. 

O fio de alumínio é considerado difícil de trabalhar. Seu raio de curvatura não é tão apertado quanto o do cobre e há preocupações sobre como fazer a crimpagem de forma confiável devido à deformação a frio. No entanto, estão disponíveis contatos que neutralizam a deformação a frio para formar uma conexão confiável e à prova de gás. O alumínio tem apenas 60% da condutividade do cobre, de modo que é necessário um condutor maior para atingir a mesma capacidade de condução de corrente. Mesmo contabilizando isso, o alumínio terá cerca de metade do peso.

Novos recursos e novas formulações de materiais oferecem mais opções.  Os enchimentos, que vão desde a tradicional fibra de carbono até microesferas e nanotubos de carbono, permitem a personalização do gabinete para ajudar a alcançar o melhor equilíbrio de peso versus desempenho elétrico, mecânico e ambiental. A moldagem avançada permite a criação de espaçadores, conchas de conectores integrados, partições e outros recursos tridimensionais. A metalização seletiva permite que traços de circuito, blindagem e até antenas embutidas sejam integrados de forma econômica no gabinete. A moldagem tridimensional e a metalização seletiva proporcionam economia de peso adicional além das vantagens básicas dos compostos.