Susana C. F. Fernandes Coordenadora e docente do Curso Técnico Superior Profissional em Design e Inovação Industrial do Instituto Politécnico da Maia – IPMAIA. Docente na Licenciatura de Engenharia Mecânica no Instituto Superior de Engenharia do Porto – ISEP. Investigadora no LAETA – Laboratório Associado de Energia, Transportes e Aeronáutica – INEGI.
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O banco automóvel desportivo (Baquet): do design à fabricação aditiva O banco dianteiro1 destinado ao lugar do condutor constitui certamente uma das mais importantes interfaces físicas homem-máquina. É neste que o condutor acomoda todo o seu corpo e adota a postura de condução e de controlo do veículo. Por essa razão, do ponto de vista dos utilizadores, é-lhe atribuída a responsabilidade pelo (des)conforto, pela vitalidade ou pelo cansaço/fadiga, assim como pelo (des)prazer enquanto se conduz [1-2].
A função primordial no design de um banco destinado à condução automóvel é fornecer uma postura de condução de conveniência (Figura 1). Por essa razão, existem inúmeros fatores importantes a considerar em projeto, como sejam as condições exclusivas de um “ambiente móvel”: a postura adequada para condução – a linha de visão, os ângulos de conforto e de alcance das partes internas do veículo, entre outras dimensões e geometrias associadas; os controladores de ajuste das partes que o compõem; os requisitos funcionais (globais e específicos) das partes constituintes (sujeitas a homologação); os padrões aceitáveis de vibração e ruído; a geometria das estruturas do veículo e respetivos fatores de influência nas condições de acessibilidade ao veículo (entrada/saída); os parâmetros ergonómicos e de conforto (como é exemplo as diferenças de pressão necessárias entre as superfícies em contato com o corpo humano); os parâmetros antropométricos (dimensão e peso) para a postura de condução; as propriedades dos materiais envolvidos (como reduzida inflamabilidade e toxidade, os possíveis gradientes de temperatura, entre outros); a legislação aplicável; entre outros [1-2].
A sensação de comodidade durante a condução automóvel deve-se, essencialmente, ao facto do banco dianteiro (incidentemente sobre a componente do assento) atuar como um filtro (ou como um amortecedor) das perturbações do piso da estrada e da dinâmica dos componentes do veículo que, em função da frequência, podem amplificar ou atenuar as vibrações2 sentidas pelo utilizador [6]. Até à década de 1950, eram apenas aplicadas molas helicoidais nas suspensões dos assentos dos automóveis, como modo de isolamento das vibrações indesejáveis transmitidas ao condutor e ocupantes. As vibrações são responsáveis pela sensação de desconforto, fadiga física e até enjoos durante as viagens [2]. Em consequência, geralmente, um banco dianteiro convencional incorpora um sistema de suspensão elástica, não linear (devido à presença espumas de poliuretano3 com molas), com amortecimento complexo (devido às propriedades intrínsecas das espumas e da fricção). As espumas aplicadas ao encosto e ao assento, podem apresentar densidades distintas em função de parâmetros funcionais, como sejam, neutralizar vibrações e melhorar o conforto ergonómico. Também o comportamento viscoelástico das espumas deverá assegurar características de rigidez e de amortecimento que permitam dissipar a energia mecânica transmitida às estruturas, bem como dissipar a propagação dos sons irradiados pelas superfícies [7-8]. A capacidade do sistema de suspensão elástica para filtrar vibrações pode ser relativamente baixa, em especial a determinadas frequências de vibração4. Por esta razão, alguns construtores (nomeadamente de veículos mais pesados) concebem bancos dianteiros que utilizam um sistema de suspensão adicional, o qual pode ser ajustado em função do peso do ocupante. Portanto, uma das principais funções do assento é isolar os ocupantes das vibrações (a menos de 3 Hz) que causam desconforto e fadiga enquanto conduzem [2, 6, 9-10]. Em contraposição, em alguns automóveis desportivos, existem situações em que os condutores procuram quase que uma 2
Figura 1. Postura de condução. Imagem fonte: https://nzhondas.com/ topic/86740-nz-made-supercar/.
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Os dois lugares de assento na parte dianteira do veículo são denominados de bancos dianteiros e, por força das normas e da legislação aplicáveis, ostentam as mesmas exigências, características construtivas e funcionais. Assim, nestes aspetos, não se diferencia o banco do condutor do banco do passageiro, nos dois lugares da frente do veículo [2]. Todavia, na prática, os dois bancos estão a tornar-se cada vez mais diferenciados ao nível construtivo, pois a tendência do setor automóvel é a de introduzir exigências superiores para o lugar do condutor [3-4].
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Vibração (ou oscilação) é qualquer movimento que se repete, regular ou irregularmente dentro de um intervalo de tempo, com maior ou menor intensidade, ou de modo mais ou menos percetível. Estes movimentos são transmitidos por ações dinâmicas, como é exemplo o deslocamento do veículo sob certas irregularidades do piso em estrada e mediante a variação das rotações do motor. Neste caso, diz-se que um sistema mecânico sofre vibração forçada, porque a energia externa é fornecida ao sistema durante a vibração. A energia externa pode ser fornecida ao sistema por meio de uma força aplicada ou por uma excitação de deslocamento imposta. [5] Poliuretano é um polímero (vulgarmente designado por PU) que forma um material sólido com textura muito similar à espuma. Apresenta como principal propriedade física a leveza e a baixa densidade [7]. A frequência de vibração corresponde ao número de vibrações completas que uma partícula efetua em apenas um segundo. A Frequência tem como unidade o Hertz (Hz). [5]