Materiais avançados são essenciais para aumentar a economia de combustível dos automóveis modernos, mantendo ao mesmo tempo a segurança e o desempenho. Como é necessária menos energia para acelerar um objeto mais leve do que um mais pesado, os materiais leves oferecem um grande potencial para aumentar a eficiência do veículo. Uma redução de 10% no peso do veículo pode resultar numa melhoria de 6% a 8% na economia de combustível. A substituição de componentes de ferro fundido e aço tradicional por materiais leves, como aço de alta resistência, ligas de magnésio (Mg), ligas de alumínio (Al), fibra de carbono e compósitos poliméricos pode reduzir diretamente o peso da carroceria e do chassi de um veículo em até 50%. por cento e, portanto, reduzir o consumo de combustível de um veículo. A utilização de componentes leves e motores de alta eficiência equipados com materiais avançados num quarto da frota dos EUA poderia poupar mais de 5 mil milhões de galões de combustível anualmente até 2030.
Ao utilizar materiais estruturais leves, os carros podem transportar sistemas avançados adicionais de controle de emissões, dispositivos de segurança e sistemas eletrônicos integrados sem aumentar o peso total do veículo. Embora qualquer veículo possa usar materiais leves, eles são especialmente importantes para veículos elétricos híbridos, elétricos híbridos plug-in e elétricos. A utilização de materiais leves nestes veículos pode compensar o peso dos sistemas de energia, como baterias e motores elétricos, melhorando a eficiência e aumentando a sua autonomia totalmente elétrica. Alternativamente, o uso de materiais leves pode resultar na necessidade de uma bateria menor e de menor custo, mantendo constante a autonomia totalmente elétrica dos veículos plug-in.
A investigação e o desenvolvimento de materiais leves são essenciais para reduzir os seus custos, aumentar a sua capacidade de reciclagem, permitir a sua integração nos veículos e maximizar os benefícios da economia de combustível.
O Vehicle Technologies Office (VTO) trabalha para melhorar esses materiais de quatro maneiras:
Aumentar a compreensão dos próprios materiais através da modelagem e da ciência computacional dos materiais
Melhorando suas propriedades (como resistência, rigidez e ductilidade)
Melhorar sua fabricação (custo do material, taxa de produção ou rendimento)
Desenvolvimento de ligas de materiais avançados
No curto prazo, a substituição de componentes pesados de aço por materiais como aço de alta resistência, alumínio ou compósitos poliméricos reforçados com fibra de vidro pode diminuir o peso do componente em 10 a 60 por cento. Os cientistas já compreendem as propriedades destes materiais e os processos de fabrico associados. Os pesquisadores estão trabalhando para reduzir seus custos e melhorar os processos de união, modelagem e reciclagem desses materiais.
