O alumínio no fabrico: Propriedades e aplicações

Já alguma vez se perguntou porque é que tantas coisas são feitas de alumínio hoje em dia? Desde carros a latas de refrigerante e aviões, este metal leve está em todo o lado! Vamos explicar porque é que o alumínio é tão importante no fabrico e como é utilizado para fazer as coisas que usamos todos os dias.

Porque é que o alumínio é uma estrela da indústria transformadora

O alumínio é um metal super versátil que os fabricantes adoram. Porquê? É leve mas forte, não enferruja facilmente e pode ser reciclado vezes sem conta. Estas qualidades tornam-no perfeito para o fabrico de todo o tipo de produtos.

De acordo com dados recentes, os Estados Unidos produziram cerca de 4,56 milhões de toneladas métricas de alumínio em 2019, mas na verdade usámos mais do que isso - cerca de 4,94 milhões de toneladas métricas! Isto significa que dependemos do alumínio reciclado e das importações para satisfazer as nossas necessidades.

Principais propriedades que tornam o alumínio especial

Leve: O alumínio pesa cerca de um terço do peso do aço
Resistente à corrosão: Forma uma camada protetora de óxido que evita a ferrugem
Excelente condutor: Conduz muito bem o calor e a eletricidade
Altamente reciclável: Pode ser reciclado várias vezes sem perder a qualidade
Fácil de trabalhar: Pode ser modelado, moldado e maquinado de várias formas

Ligas de alumínio: Nem todo o alumínio é igual

O alumínio puro é, de facto, bastante macio, pelo que os fabricantes o misturam com outros metais para o tornar mais forte. Essas misturas são chamadas de ligas. As diferentes ligas têm diferentes resistências e utilizações.

Aqui estão as ligas de alumínio mais comuns e para que são utilizadas:

Liga metálica	Propriedades principais	Utilizações comuns
1100	Suave, muito maleável	Embalagem de alimentos, dissipadores de calor
3003	Boa formabilidade, resistência moderada	Latas de bebidas, utensílios de cozinha
6061	Boa resistência, excelente resistência à corrosão	Peças para automóveis, barcos, Maquinação CNC
7075	Resistência muito elevada	Peças de aviões, quadros de bicicletas

Quando os fabricantes necessitam de peças feitas com medidas precisas, recorrem frequentemente a maquinagem CNC de alumínio para cortar e moldar o metal exatamente como necessário.

O alumínio em sectores-chave

Aeroespacial: Voando alto com alumínio

A indústria aeroespacial utiliza mais alumínio do que se possa pensar - cerca de 35% de todo o alumínio é utilizado no fabrico de aviões! Porquê? Porque os aviões precisam de ser leves para voar eficientemente, mas também super fortes para serem seguros.

Os fabricantes de aviões utilizam ligas especiais de alta resistência, como o alumínio 7075. Esta liga contém zinco, o que a torna quase tão forte como o aço, mas muito mais leve. Por exemplo, a estrutura de um Boeing 747 contém cerca de 147.000 libras de alumínio!

Automóvel: Eficiência na condução

Os fabricantes de automóveis estão a utilizar mais alumínio todos os anos para tornar os veículos mais leves e mais eficientes em termos de combustível. Um estudo de caso mostrou que o Tesla Model S utiliza cerca de 190 kg de alumínio, o que corresponde a cerca de 25% do seu peso total.

Quando um automóvel é mais leve, necessita de menos gasolina ou eletricidade para se deslocar. Estudos mostram que a utilização de alumínio nos automóveis reduz o consumo de energia em 8-10%. Isso poupa cerca de $1,20 por cada quilo de alumínio utilizado!

Para peças automóveis complexas com especificações precisas, os fabricantes recorrem frequentemente a fresagem CNC de precisão para criar exatamente aquilo de que necessitam.

Embalagens: Latas e muito mais

Se olhar para a sua cozinha, é provável que encontre alumínio por todo o lado - desde latas de refrigerante a papel de alumínio e recipientes para alimentos. Cerca de 15% de alumínio são utilizados em embalagens.

As latas de alumínio são um ótimo exemplo de design inteligente. São leves, não se partem facilmente e protegem o seu interior da luz e do oxigénio. O melhor de tudo é que são 100% recicláveis! De facto, uma lata reciclada pode estar de volta à prateleira da loja como uma lata nova em apenas 60 dias.

O lado ambiental do alumínio

Produção primária vs. produção reciclada

Produção de alumínio a partir de matérias-primas (denominadas produção primária) consome muita energia e gera poluição. Mas reciclar alumínio? Isso é uma história completamente diferente!

Tipo de produção	Pegada de carbono	Utilização de energia
Alumínio primário	8,6-18,1 kg de CO₂ por kg	Elevado consumo de energia
Alumínio reciclado	0,5-2,5 kg de CO₂ por kg	95% menos energia

Como pode ver, a reciclagem do alumínio gera muito menos poluição do que a produção de alumínio novo. É por isso que a taxa de reciclagem para o alumínio é tão importante. Atualmente, a taxa de reciclagem global do alumínio é de cerca de 75%.

A história de sucesso da reciclagem

A reciclagem do alumínio é uma das maiores histórias de sucesso ambiental na indústria transformadora. Quando o alumínio é reciclado:

Poupa 95% da energia necessária para fabricar alumínio novo
Uma tonelada de alumínio reciclado poupa cerca de 9 toneladas de emissões de CO₂
A qualidade não diminui - o alumínio reciclado é tão bom como o novo

É por isso que muitas empresas anunciam com orgulho que os seus produtos contêm alumínio reciclado. É bom para o negócio e bom para o planeta.

Processos de fabrico de alumínio

Há muitas maneiras de transformar o alumínio em produtos úteis. Aqui estão as principais:

Extrusão: Empurrando através de perfis

Extrusão é como empurrar pasta de dentes de um tubo, mas com alumínio quente. O metal é empurrado através de um orifício moldado (chamado matriz) para criar peças longas com a mesma secção transversal. Este processo produz objectos como caixilhos de janelas, grades e dissipadores de calor.

Para perfis personalizados que necessitem de trabalho adicional, Extrusão de alumínio CNC combina o processo de extrusão com a maquinagem controlada por computador para obter resultados ainda mais precisos.

Fundição: Verter em moldes

Em fundiçãoO alumínio fundido é vertido em moldes e deixado arrefecer. Isto cria peças com formas complexas, como blocos de motor e jantes. Existem vários tipos de fundição:

Fundição injectada: Utilização de alta pressão para forçar o alumínio fundido em moldes metálicos reutilizáveis
Fundição em areia: Colocação de alumínio em moldes de areia
Fundição por cera perdida: Utilização de padrões de cera para criar peças muito pormenorizadas

Maquinação: Cortar para dar forma

Maquinação envolve o corte do material para criar a forma desejada. No caso do alumínio, isto é frequentemente feito com máquinas controladas por computador (máquinas CNC) que podem efetuar cortes muito precisos.

Embora a maquinagem possa criar peças precisas, também gera resíduos sob a forma de limalhas e aparas. No entanto, estes podem ser completamente reciclados!

Tendências futuras no fabrico de alumínio

A indústria do alumínio está a mudar rapidamente. Aqui estão algumas tendências a serem observadas:

Produção de alumínio verde

Procura de alumínio com baixo teor de carbono está a crescer cerca de 15% por ano. As empresas estão a trabalhar para reduzir o impacto ambiental da produção de alumínio:

Utilização de energias renováveis, como a energia hidroelétrica, para a fundição de alumínio
Desenvolvimento de novos métodos de produção menos poluentes
Aumentar ainda mais as taxas de reciclagem

Impressão 3D com alumínio

Impressão 3D com alumínio está a tornar-se mais comum, especialmente para peças complexas. Prevê-se que este mercado atinja $2,6 mil milhões até 2026, crescendo a uma taxa anual de 24%. A impressão 3D permite:

Criação de peças com estruturas internas que seriam impossíveis de fabricar de outra forma
Produção de pequenos lotes de peças personalizadas sem custos de ferramentas
Redução dos resíduos, uma vez que o material é acrescentado em vez de ser retirado

Alumínio em veículos eléctricos

À medida que os veículos eléctricos se tornam mais populares, estão a utilizar mais alumínio para aumentar a sua autonomia. O veículo elétrico médio utiliza cerca de 250 kg de alumínio, e espera-se que esta quantidade cresça 30% ano após ano. Os veículos eléctricos precisam de alumínio para:

Estojos para baterias que protegem as baterias e afastam o calor
Painéis e estruturas da carroçaria para reduzir o peso
Sistemas de gestão de calor

Estudo de caso: Redução de peso no sector automóvel

Vejamos em pormenor como o alumínio ajuda a melhorar os automóveis:

A pick-up Ford F-150 mudou de uma carroçaria de aço para uma de alumínio em 2015, reduzindo o peso do veículo em cerca de 700 libras. Isto levou a:

Maior economia de combustível (até 29% de melhoria)
Aumento da capacidade de carga útil (o que o camião pode transportar)
Melhor manobrabilidade e travagem
Emissões de carbono mais baixas

Este exemplo mostra porque é que tantos fabricantes de automóveis estão a utilizar mais alumínio. Por cada 10% de redução no peso do veículo, a economia de combustível melhora em 6-8%. Esta é uma grande vitória para os proprietários de automóveis e para o ambiente.

Várias ligas de alumínio com diferentes acabamentos

Dicas para trabalhar com alumínio

Se estiver a conceber produtos feitos de alumínio, aqui ficam algumas dicas:

Escolher a liga correta para as suas necessidades (força, resistência à corrosão, etc.)
Conceção para fabrico - considerar a forma como a peça será fabricada
Considerar o acabamento - o alumínio pode ser polido, pintado, anodizado ou deixado ao natural
Pensar nos métodos de junção - o alumínio pode ser soldado, aparafusado, rebitado ou colado com adesivos
Fator de dilatação térmica - o alumínio expande-se e contrai-se com as mudanças de temperatura

Para as peças de alumínio mais precisas, muitos fabricantes utilizam Fresagem de alumínio CNC para obter tolerâncias apertadas e excelentes acabamentos de superfície.

Conclusão

O alumínio é verdadeiramente um material maravilhoso para o fabrico. A sua combinação única de propriedades torna-o ideal para tudo, desde componentes aeroespaciais a latas de bebidas. À medida que avançamos para um futuro mais sustentável, a capacidade de reciclagem do alumínio e o impulso da indústria para métodos de produção mais ecológicos tornam-no uma escolha ainda mais atractiva.

Quer esteja a conceber um novo produto, a trabalhar no fabrico ou apenas curioso sobre a forma como as coisas são feitas, compreender as capacidades e limitações do alumínio é um conhecimento valioso. Este metal versátil continuará a desempenhar um papel crucial na forma como fazemos as coisas durante as gerações vindouras.