Tecnologia Gigacasting: A base dos veículos elétricos

A crescente adoção de veículos elétricos impulsionou uma transformação significativa nos processos de fabricação dentro da indústria automóvel. Um dos objetivos principais dessa evolução é a redução do peso do veículo, com o objetivo de maximizar a eficiência e a autonomia das baterias. Neste contexto, a tecnologia Gigacasting surge como uma solução inovadora que está a redefinir o design e a produção de carroçarias

O Gigacasting é um processo de fundição sob pressão em grande escala que permite fabricar componentes estruturais de grandes dimensões numa única operação, utilizando prensas industriais capazes de exercer entre 6.000 e 16.000 toneladas de força. Esta técnica substitui dezenas ou mesmo centenas de peças individuais, que tradicionalmente eram unidas por soldadura ou rebites, por uma única estrutura monolítica de alumínio. Esta abordagem permite que os principais componentes da carroçaria sejam fabricados num único processo, acelerando a linha de produção e gerando uma importante economia em recursos e espaço industrial. Nas carroçarias atuais, centenas de peças metálicas diferentes são montadas por meio de juntas soldadas com precisão milimétrica, o que torna o processo uma tarefa altamente complexa e dispendiosa. A introdução do Gigacasting revoluciona esta abordagem, pois permite fabricar uma única peça de grande dimensão que substitui múltiplos componentes, reduzindo tanto o número de juntas como o peso total da estrutura. Esta inovação assume especial relevância nos novos veículos elétricos, onde o peso influencia diretamente a eficiência energética. Uma carroçaria mais leve permite instalar baterias de menor tamanho sem comprometer a autonomia, o que se traduz numa vantagem competitiva significativa. Por outras palavras, o Gigacasting facilita a fabricação de carros mais eficientes e económicos, sem renunciar ao desempenho elétrico.

Evolução da engenharia automóvel
Graças a esta técnica revolucionária introduzida inicialmente pela Tesla, é muito mais rápido e barato fabricar carros modernos. É possível modificar as linhas de montagem tradicionais, repletas de robôs de soldadura, por novas linhas de montagem mais lineares e eficientes que, além disso, requerem menos espaço físico, ao mesmo tempo que reduzem consideravelmente o tempo de fabrico dos veículos. Esta otimização do processo produtivo traduz-se num aumento notável da eficiência industrial, o que reduz os custos de fabrico por unidade de forma muito significativa, beneficiando tanto os fabricantes como o consumidor final. No entanto, a adoção desta tecnologia representa uma transformação industrial de grande envergadura que exige investimentos iniciais substanciais em maquinaria altamente especializada, como as Giga Prensas. Além disso, o processo de fundição por pressão de componentes de grande porte impõe desafios técnicos consideráveis, pois requer um controle extremamente preciso de parâmetros como a temperatura do metal fundido e a pressão de injeção.

A consolidação de múltiplas peças em uma única estrutura implica que qualquer defeito durante a produção pode resultar na rejeição de componentes caros e complexos de reprocessar. Além disso, a reparabilidade destas grandes peças monolíticas apresenta desafios adicionais, uma vez que as intervenções são mais complexas e dispendiosas do que em carroçarias convencionais formadas por componentes mais pequenos. Ou seja, caso estas peças sejam afetadas num sinistro, a sua reparação torna-se mais complicada. Esta tecnologia dificulta a substituição de componentes da forma tradicional conhecida até agora. No entanto, em alguns casos, os fabricantes começaram a desenvolver secções parciais de determinadas zonas estruturais, o que permite substituir apenas as áreas afetadas em caso de danos, sem necessidade de substituir toda a peça. Por outro lado, o Gigacasting contribui positivamente para a sustentabilidade do processo de produção. Ao reduzir o número de peças e processos de união, gera-se menos resíduos industriais e diminui-se o consumo energético global, o que se traduz numa redução significativa da pegada de carbono associada ao fabrico de veículos.

A ascensão global do Gigacasting
A Tesla foi pioneira na implementação industrial desta tecnologia, introduzindo-a pela primeira vez na produção do Model Y no início de 2020 na sua fábrica de Fremont, Califórnia. Para isso, utiliza prensas gigantes de fundição sob pressão desenvolvidas pela empresa italiana IDRA Group, capazes de exercer forças de até 6.000 toneladas. Inicialmente, esta técnica foi aplicada à fabricação da estrutura traseira do chassis do Model Y e, posteriormente, também à parte dianteira. Como resultado, a Tesla conseguiu reduzir mais de 70 componentes individuais a uma única peça, simplificando drasticamente a montagem do chassis. Esta integração não só acelerou o processo produtivo, como permitiu uma redução estimada de até 40 % nos custos de materiais e mão de obra.

Uma comparação entre a arquitetura estrutural do Tesla Model Y e do Model 3 evidencia os benefícios do Gigacasting: enquanto o Model Y utiliza apenas duas peças grandes para formar a estrutura dianteira e traseira, o Model 3 requer 171 componentes individuais, conectados por aproximadamente 1.600 pontos de soldadura adicionais. Outros fabricantes também estão a incorporar esta tecnologia nos seus processos de produção. Por exemplo, a Volvo, para a sua plataforma para veículos elétricos, apresenta esta tecnologia, a que denomina Megacasting, para fabricar a estrutura traseira interior também numa única peça. A Toyota, por sua vez, apresentou os seus primeiros desenvolvimentos em Gigacasting com uma abordagem inovadora: construir a estrutura do veículo a partir de apenas três grandes componentes — a secção central, que alojará a bateria, e dois subchassis fabricados como peças únicas —, substituindo assim as mais de 90 peças que tradicionalmente são montadas através de processos convencionais. No entanto, o uso de prensas de grande tonelagem (entre 6.000 e 16.000 toneladas) também acarreta uma série de desafios técnicos e económicos: desde os altos custos de aquisição e manutenção das máquinas, até a complexidade do projeto e fabricação das matrizes, passando pela gestão térmica do processo, que é muito mais exigente em comparação com os métodos tradicionais. Quanto aos materiais utilizados, as ligas de alumínio são fundamentais para o Gigacasting. A Tesla, por exemplo, utiliza uma liga AlSi7CuMg, enquanto outros fabricantes, como a Volkswagen ou a Volvo, optam pela AlSi7MnMg, buscando um equilíbrio entre resistência mecânica, soldabilidade, fluidez no enchimento do molde e resistência à corrosão.

Potencial industrial do Gigacasting
A tecnologia Gigacasting representa um avanço significativo na fabricação de carroçarias, alinhando-se com a procura do mercado de veículos elétricos em termos de eficiência, sustentabilidade e redução de custos. Embora implique certos desafios técnicos e exija um investimento inicial considerável, suas vantagens estruturais, económicas e ambientais estão a impulsionar a sua adoção por um número crescente de fabricantes líderes a nível global. Um dos principais desafios atuais é a complexidade que a reparação de componentes monolíticos representa. No entanto, já estão a ser desenvolvidas soluções como secções parciais intercambiáveis, que permitirão substituir apenas as áreas danificadas e facilitar assim as intervenções em caso de acidente. Em suma, o Gigacasting não só simplifica a arquitetura dos veículos modernos, como também abre novas possibilidades para o design automóvel do futuro.

Este artigo também pode ser consultado na edição impressa e online do Jornal das Oficinas N,º 226, aceda aqui.