Desenvolvimento de componentes com aplicação de materiais de alto desempenho para veículos de competição automobilística é realizado pelo Laboratório de Estruturas Leves do IPT

O projeto de P&D para a nova geração de veículos de competição da Stock Car Brasil, que teve início no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) em janeiro de 2022, será finalizado no próximo mês de maio de 2025. O projeto envolveu o desenvolvimento de componentes veiculares do pacote aerodinâmico e de proteção ao choque, utilizando materiais de alto desempenho a base de compósitos de matriz polimérica, e contribuiu para uma redução de peso do carro de cerca de 200 kg e um novo modelo quatro segundos mais rápido do que o modelo de 2024.

Faz parte do escopo deste projeto, que contou com fomento da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii), além de simulações computacionais estruturais, de CFD (Computational Fluid Dynamics, normalmente chamado de testes de túnel de vento virtual) e de crashworthiness, testes de grande escala para avaliação do projeto do chassi, fabricado com uma liga especial de aço, especialmente para a nova geração de veículos de competição da Stock Car Brasil, que deve estrear na categoria ainda em 2025.

O projeto busca desenvolver componentes veiculares inovadores, que contribuam para a segurança e o desempenho destes veículos, que serão utilizados na principal categoria automobilística nacional, incluindo a validação de materiais nacionais, o design de componentes, o know-how em projetos de alta performance, a aplicação de manufatura aditiva na validação do projeto de ferramentais, além da gestão de projeto com alto grau de complexidade, uma vez que o projeto de P&D ocorreu em paralelo com o desenvolvimento e a integração de outros componentes deste novo carro de competição.

Os objetivos principais no caso do pacote de desenvolvimento que ficou sob a responsabilidade do Laboratório de Estruturas Leves, localizado no município de São José dos Campos (SP), são aprimorar a tecnologia, a confiabilidade e a segurança dos pilotos, além de contribuir para a redução do peso total do carro e dos custos associados à manufatura e à manutenção dos componentes.

O projeto é realizado no laboratório do IPT, localizado no Parque Tecnológico de São José dos Campos, em parceria com a startup Audace Tech, integrante do grupo Veloci, que é o controlador das categorias Stock Car Pro Series e Stock Car Series – a infraestrutura laboratorial usada inclui equipamentos para avaliação de materiais, manufatura de peças, softwares de projeto e simulações numéricas. Além disso, o Laboratório de Infraestrutura em Energia do IPT, situado no campus da sede do IPT em São Paulo, está envolvido nos ensaios de chassi.

O projeto envolve diferentes frentes de trabalho, na qual a primeira tratou da conceituação geométrica em ambiente virtual de uma série de componentes, como o conjunto aerodinâmico composto pelo defletor aerodinâmico frontal (splitter), pelo defletor traseiro (difusor) e pelo conjunto de asa traseiro com sistema de redução de arrasto (DRS – Drag Reduction System); o túnel no assoalho ao redor do eixo de transmissão, e os absorvedores de choque laterais.

Os absorvedores de choque e o túnel são componentes cruciais vinculados à segurança do usuário do veículo, seja em situações de colisão ou por falha do eixo de transmissão. Assim, uma segunda frente de trabalho utilizou ferramentas de análise de proteção ao impacto (crashworthiness) para a criação de modelos numéricos preditivos do comportamento do chassi e dos absorvedores em diferentes condições de choque, seja contra paredes rígidas, seja contra outros veículos.

Estes modelos virtuais também avaliaram as consequências físicas da desaceleração abrupta e da força G para o piloto, em diferentes condições de impacto, predizendo os níveis de desaceleração no peito e no crânio do piloto, avaliados segundo índices recomendados pela Federação Internacional do Automóvel (FIA) – por se tratar de um carro de alta performance, no qual são considerados valores de velocidade em reta de até 270 km/h em ambiente de competição, o principal desafio é conciliar as demandas por melhor performance do novo carro com a segurança do piloto, principalmente em caso de acidentes.

O conjunto aerodinâmico, que tem como item adicional a carroceria projetada pela Audace Tech, está relacionado à estabilidade e à velocidade desempenhada em pista.

Uma terceira frente de trabalho ficou responsável pela avaliação aerodinâmica do veículo em diferentes condições de velocidade, posições de asa, altura da frente e rake, entre outras, de modo a projetar os componentes e a entender a contribuição de cada um em termos de downforce e drag, e para o desempenho global do sistema. Como são diferentes carrocerias que remetem às atuais montadoras da Stock Car 2025 (GM, Toyota e Mitsubishi), houve uma etapa de equalização de desempenho do projeto.

“Os principais desafios envolveram conciliar a performance do novo carro com a segurança dos pilotos, integrar os diferentes componentes do veículo e gerenciar as mudanças ao longo do projeto”, afirma o pesquisador do IPT, Wellington Lombardo Nunes de Mello. “O projeto representa um avanço significativo em termos de tecnologia, segurança e desempenho para a categoria de automobilismo nacional. O trabalho conjunto entre as instituições e as empresas demonstrou o compromisso com a inovação e o desenvolvimento sustentável no setor automotivo”.