Duro como diamante

Não enferruja e praticamente não produz pó de freio. O Porsche Surface Coated Brake (PSCB) entrará em série pela primeira vez no novo Cayenne Turbo.

Matthias Leber

Matthias Leber

O diretor da área especializada em freios é o mentor por trás do PSCB

Você conhece o “Widia”? Matthias Leber sorri como quem sabe. Doutor em engenharia mecânica e especialista em freios no Centro de Desenvolvimento da Porsche em Weissach, ele só consegue desenvolver o futuro porque conhece o passado. E a ele pertence o Widia, uma abreviação alemã do que em português significa “como diamante”, que desde o início do século XX é o termo comercial para um material surpreendentemente duro com um componente principal crucial, o carbeto de tungstênio. Leber conhece exatamente as propriedades e vantagens dos materiais. Orgulhoso, ele dirige o olhar para um disco de freio brilhante e imaculado à sua frente. Mesmo usado, ele poderia ser pendurado na parede como um espelho. O carbeto de tungstênio não enferruja nem oxida. Porém, esta não é sua maior vantagem. O que importa é seu desempenho.

O lançamento em série comemorado no novo Porsche Cayenne Turbo não é nada menos que uma novidade internacional: os freios de superfície revestida Porsche Surface Coated Brake (PSCB). Sua superfície é composta de carbeto de tungstênio. Tungstênio e carbono ligam-se em uma solução sólida tão dura, que é até capaz de cortar vidro. Depois do diamante, o carbeto de tungstênio é um dos materiais mais duros do mundo, sendo cerca de dez vezes mais sólido que o ferro fundido cinzento – e é aí que ele se torna altamente interessante para um desenvolvedor de freios.

Parece alquimia

Como seria, se existisse um freio que diminuísse a velocidade como um freio de cerâmica, sendo igualmente estável à temperatura, mas que não necessitasse de pastilhas de freio de corrida, custasse só um terço dele, apresentasse muito menos desgaste do que um freio convencional de ferro fundido cinzento, praticamente não produzisse pó de freio e ainda por cima não enferrujasse? Parece alquimia – mas trata-se de tecnologia séria made by Porsche. “Acredite em mim, foi um longo caminho. Senão já o teríamos feito há muito tempo”, afirma Leber. Milagres não existem. Apenas um trabalho constante de desenvolvimento.

Frequentemente as tecnologias novas vêm do automobilismo para a estrada, como os freios de cerâmica Porsche Ceramic Composite Brake (PCCB). Eles são os mestres da desaceleração, o parâmetro máximo em termos de frenagem. Freios modernos de ferro fundido cinzento também não são de se desprezar. No entanto, até agora havia uma lacuna – para veículos Porsche especialmente potentes, que não necessariamente saboreiam o asfalto de uma pista de corrida todo dia. Para Leber e sua equipe a solução estava à mão: um revestimento de metal duro. Afinal, perguntaram-se eles, por que não funcionaria nos discos de freio o que já era utilizado há cem anos como aço de ferramentas?

Muito simples: um disco de freio completo de carbeto de tungstênio seria comparativamente tão caro quanto vários sets de freios de cerâmica. E além disso, por muito tempo não havia a tecnologia para se ligar carbeto de tungstênio a uma superfície de suporte, por exemplo, de ferro fundido cinzento. Após muitas tentativas, a Porsche foi a primeira a consegui-lo, em trabalho conjunto com a Bosch/Buderus: com a ajuda de tecnologia laser, o disco de ferro fundido cinzento é estruturado e depois galvanizado com uma camada intermediária. A camada intermediária serve como uma cola elástica entre as diferentes dilatações térmicas do ferro fundido cinzento e do carbeto de tungstênio, que a seguir é aplicado de forma incrivelmente espetacular: utilizando o método de pulverização em chamas, as partículas de carbeto de tungstênio atingem o disco em velocidade supersônica. Controlado por robôs, o que por um momento flui em torno do disco de freio parece-se com a espada de luz de Guerra nas Estrelas. O resultado é uma camada fina de cerca de 100 micrometros, que em si ainda não serve para nada. Agora tudo depende de pastilhas de freio bem especiais.

“O desempenho grandioso nos surpreendeu” Matthias Leber

À procura da mistura perfeita

“Isso é, no mínimo, o mesmo trabalho de desenvolvimento mais uma vez”, diz Leber. Uma coisa é tecnologia laser e processos de produção automatizados de alta precisão, a outra são pastilhas com a mistura certa. Uma superfície lisa como espelho necessita de uma pastilha especial, que seja aderente à superfície. Como se passássemos o dedo com uma pressão leve sobre um espelho: ele não desliza uniformemente, mas repetidamente por alguns momentos. No entanto, uma pastilha macia demais sobre uma superfície muito dura se desgastaria rapidamente a altas rotações do disco de freio. Então mistura-se em uma pastilha bem aderente uma porção de materiais muito duros, que penetram microscopicamente na camada de carbeto de tungstênio. Eles explicitamente se agarram ao disco.

Pequenas âncoras microscópicas

“O resultado surpreendeu a todos”, afirma Leber. “Já sabíamos que os freios ficariam bons. Mas os primeiros testes superaram todas as nossas expectativas.” Graças à sua superfície lisa, a pastilha inteira entra imediatamente em contato com toda a superfície a baixas velocidades. É como a comparação com um disco de vinil e um CD: no ferro fundido cinzento, a aderência é reduzida, porque a cavidade de cada sulco já não serve como superfície. O carbeto de tungstênio, ao contrário, praticamente não tem sulcos. Ele é “liso como um espelho”. No entanto, se a altas velocidades for necessária uma ação de frenagem maior, os elementos duros na pastilha lançarão suas âncoras microscópicas. “Isso provoca, claro, desgaste e também pó de freio, mas 90% menos do que com freios de ferro fundido cinzento”, explica Leber. Além disso, temos uma vida útil 30% mais longa do que a dos freios de ferro – isto com um desempenho próximo ao do PCCB a apenas um terço dos custos de um freio de cerâmica. De fato, ao dirigirmos, os novos freios assemelham-se aos PCCB: e a força do pedal se mantém constante mesmo com o calor dos freios. Eles não cedem a altas temperaturas, ou seja, não tendem ao temido efeito fading, ao contrário, tornam-se ainda mais mordazes a temperaturas em torno de 600 graus.

Disco de freio e pinça

Disco de freio e pinça

Disco de freio de ferro fundido cinzento revestido em modo de construção leve com freio de pinça de dez cilindros
Pastilha de freio PSCB

Pastilha de freio PSCB

Seu material especial é um novo desenvolvimento

Novidade mundial PSCB

1.Superfície com tratamento térmico
O corpo básico de ferro fundido cinzento é estruturado, lixado e limpado

2.Camada intermediária dúctil
Enquanto agente adesivo aplicado através de método galvânico, o níquel combina o ferro fundido cinzento ao carbeto de tungstênio

3.Camada de metal duro
Composto de carbeto de tungstênio, revestido através de processo de projeção térmica supersônica

Roupagem branca incluída

Após cerca de 600 quilômetros rodados no dia a dia, as pastilhas de freio deram um polimento de espelho à superfície. Ou seja, seu visual combina bem com os freios brancos de pinça fixa de dez cilindros na frente e quatro cilindros atrás, cuja tecnologia se conhece do PCCB. Mas por que branco? Leber ri: “Se um freio praticamente não produz pó, isso deve ser mostrado.” No início, minha sugestão de cor foi recebida com muita reserva. Mas os carros de teste do novo Porsche Cayenne provam após milhares de quilômetros: esse freio vai ficar vestido de branco.

A princípio, o PSCB entrará em série apenas no novo Cayenne Turbo, sendo opcional para todos os outros modelos Cayenne novos. Seria o PSCB a combinação perfeita entre desempenho, beleza e economia, o ápice de todo o desenvolvimento em frenagem? Leber balança a cabeça: “A eletrificação progressiva dos veículos trará formas de freios totalmente novas. Só a recuperação já é uma forma de frenagem totalmente livre de desgaste e, com isso, especialmente interessante para nós, pois assim poderemos resolver 90% de todos os processos normais de frenagem. Aqui ainda precisamos pesquisar mais. Afinal, carros velozes precisam de freios rápidos. Então os freios Porsche jamais conseguirão ser rápidos o suficiente.

Thorsten Elbrigmann
Thorsten Elbrigmann