Projeto LEIMSA antecipa futuro do interior automóvel

O consórcio do projeto LEIMSA apresentou, no dia 4 de outubro, no Centro de Ensaios do Grupo Simoldes, os resultados dos trabalhos realizados ao longo dos últimos três anos com o objetivo de integrar tecnologias 'in mould' no desenvolvimento de componentes disruptivos para o interior do veículo do futuro, antecipando a evolução do mercado automóvel.

No projeto LEIMSA foram integradas distintas tecnologias inovadoras em simultâneo, tais como a decoração no molde por transferência de tinta, labelling de eletrónica flexível e híbrida no molde e conformação a alta pressão.

Tendências como a condução autónoma exigem aos fornecedores da indústria automóvel o desenvolvimento de novos componentes ‘inteligentes’ para o interior dos veículos, que ofereçam ao utilizador novas experiências, mais imersivas e intuitivas. No entanto, a tecnologia ainda não se encontra completamente validada na indústria automóvel, sobretudo no que diz respeito à sua fiabilidade e os custos associados, que ainda são elevados devido aos preços das matérias primas, tempos de set-up, scraps e da própria tecnologia associada.

O consórcio do projeto LEIMSA (Lightweight Electronics by Injection Moulding in Seamless Architecture) – composto pela Simoldes Plásticos S.A. (promotor líder), Celoplás - Plásticos para a Indústria S.A., Universidade do Minho, CEiiA - Centro de Engenharia e Desenvolvimento de Produto, Bosch Car Multimedia e DTX Colab (Associação Laboratório Colaborativo em Transformação Digital) – propôs-se desenvolver uma prova de conceito com o claro objetivo de explorar estas novas tecnologias e ganhar conhecimento para futuras aplicações.

Concretamente, o projeto previa o desenvolvimento de uma consola central de chão com display ‘multitouch’ através da integração de uma matriz capacitiva no molde, para controlo das principais funções como a climatização. A consola integraria ainda superfícies 'seamless' e capacitivas para controlo de funções secundárias, tais como o movimento da própria consola, modo condução, função 'parking', cor, intensidade da iluminação ambiente e volume de som. Além disso, integraria também um display para os passageiros traseiros, com controlo gestual.

Os resultados do projeto, materializados num demonstrador funcional, foram apresentados no dia 4 de outubro de 2023, no Centro de Ensaios do Grupo Simoldes. Sandra Melo, gestora do projeto, enfatizou que “a concretização da ideia inicial só foi possível graças aos esforços de todos os membros da equipa que, ao longo de três anos, desenvolveram um trabalho extraordinário”.

Em relação aos objetivos iniciais propostos, de integrar e adquirir conhecimento acerca da aplicação de novas tecnologias no molde para o desenvolvimento de superfícies inteligentes para o interior automóvel, a responsável considera que “foram plenamente alcançados”.

Equipa do projeto LEIMSA, durante a apresentação do demonstrador funcional, no dia 4 de outubro de 2023, no Centro de Ensaios da Simoldes.

No âmbito do projeto LEIMSA, foram desenvolvidos dois componentes por moldação por injeção que integram o demonstrador final: o ‘Console Component’ e o ‘Console Control Component’, ambos com superfícies inteligentes, táteis, retroiluminadas, com efeito 'hidden until lit' e 'shytec' na zona dos displays, feedback háptico e uma Interface Humano-Máquina (HMI) imersiva e intuitiva, centrada na experiência do utilizador.

O ‘Console Component’ apresenta dois displays: um central, que controla a maioria das funções, e um circular informativo sobre o modo de condução selecionado no segundo componente - o ‘Control Console Component’. A superfície em ‘black piano’ oculta completamente todos os controlos, que só se tornam visíveis quando a consola é ligada (efeito 'hidden until lit').

O ‘Console component’ apresenta um display central que controla a maioria das funções e um display circular informativo, bem como um display flexível curvo para os passageiros da parte de trás do veículo, cujo controlo é gestual.

Além de um espaço para arrumação, a consola central LEIMSA integra ainda um ecrã flexível para os passageiros traseiros do veículo, controlado por gestos, bem como com um apoio de braço e um módulo destacável para carregamento de dispositivos eletrónicos por indução, entre outros. A interface com o utilizador é jovem e colorida e a experiência pode ser partilhada entre os três ecrãs.

Já o ‘Console Control component’ apresenta uma forma orgânica 3D e integra quatro botões capacitivos: um, do lado esquerdo, para ativação da função ‘parking’; dois centrais para controlo do deslocamento do ‘Console component’; e um, do lado direito, para ativação do modo de condução autónoma. Todos os botões são retroiluminados por LEDs RGB, apresentam feedback háptico e efeito 'hidden until lit'.

O ‘Console Control component’, junto ao apoio braços da consola, é constituído por uma superfície capacitiva que integra quatro botões 'touch' retroiluminados e com feedback háptico, para controlo de funções como o 'parking' ou o modo de condução.

Para produzir estes dois componentes foram utilizadas tecnologias inovadoras como a integração da decoração no molde de injeção por transferência de tinta (In-Mold Decoration by Ink Transfer, ou IMD by Ink Transfer, no termo original em inglês), aplicação de etiquetas funcionais no molde (In-Mold Labeling, ou IML), conformação a alta pressão (High Pressure Forming, ou HPF) e integração de eletrónica flexível e híbrida no molde (In-Mold Electronics, ou IME).

No caso do ‘Console component’, cuja produção esteve a cargo da Simoldes S.A., foram utilizados os processos de IMD, IML e IME. O primeiro processo consiste num filme 'carrier' impresso, cuja tinta é transferida para o componente aquando da injeção do material na cavidade moldante (neste caso apenas a tinta é transferida e não o filme, como no tradicional IML). As duas outras tecnologias permitiram a colocação de duas 'foils' funcionais; uma matriz capacitiva para o display e uma foil funcionalizada com um slider e três botões capacitivos, integrando também LEDs RGB. 

Sandra Melo lembrou a importância da definição inicial de todos os requisitos e especificações dos componentes alvo, incluindo uma correta seleção dos materiais que, pelas particularidades dos componentes, teriam de cumprir critérios conforme as exigências da indústria automóvel e das tecnologias aplicadas.

Na produção do ‘Console Control component’, responsabilidade da Celoplás S.A., foram utilizadas as tecnologias de conformação a alta pressão HPF e de IML para integração da decoração e eletrónica no molde de injeção.

Ana Cortez, gestora de IDI na Celoplás S.A. explicou que, apesar deste componente ser mais pequeno, tinha a particularidade de ter uma geometria tridimensional mais complexa, o que invalidava o uso da tecnologia de decoração no molde por transferência de tinta. Em alternativa, a empresa optou pela integração de uma 'foil' impressa (com tintas decorativas, funcionais e integração de LEDs RGB) que, após conformação por alta pressão, foi colocada como um inserto no molde de injeção. A tecnologia de HPF, por permitir a conformação a baixas temperaturas e altas pressões, permite obter peças de grande qualidade e com elevada precisão tridimensional.

Ana Cortez, gestora de IDI na Celoplás.

Ana Cortez referiu que todo o processo envolveu inúmeros desafios e que, “sem o apoio de todos os parceiros do consórcio não teria sido possível ultrapassá-los”. O DTX Colab (Associação Laboratório Colaborativo em Transformação Digital) foi um desses parceiros. Durante a apresentação dos resultados do projeto, Ricardo Campos, engenheiro de R&D no DTX Colab, enumerou as áreas de atuação, desde a especificação dos materiais até ao desenvolvimento da componente eletrónica.

No que respeita à especificação e seleção dos materiais a utilizar no processo de eletrónica no molde de injeção, Ricardo Campos explicou que, “para o efeito requerido, concluiu-se que a melhor opção seria utilizar a resina e o substrato em policarbonato, material com a tensão superficial necessária para a adesão das tintas”. Estas, por seu lado, foram escolhidas em função da capacidade de estiramento, da compatibilidade com o material adesivo e da difusibilidade, essencial para garantir a uniformidade dos ícones iluminados por LEDs RGB.

Os circuitos desenvolvidos foram impressos pelo promotor Universidade do Minho, por serigrafia, num processo completamente automatizado e replicável industrialmente.

O DTX foi ainda responsável pela escolha das soluções de feedback háptico para o projeto, e pela inspeção de qualidade funcional ao longo de todas as etapas críticas do processo.

Sandra Melo referiu a importante participação da entidade CEiiA - Centro de Engenharia e Desenvolvimento de Produto no projeto LEIMSA, desde o design do produto, à engenharia, prototipagem e construção do demonstrador final, passando pelo desenvolvimento do software UI/UX da consola.  

A Bosch Car Multimedia desenvolveu a arquitetura eletrónica da consola LEIMSA, o 'bounding' do display central da consola e realizou testes de avaliação da performance ótica.

Mais uma vez, foi reforçado o trabalho em equipa e complementar de todos os elementos do consórcio assim como a seleção de fornecedores chave para uma consolidação final da cadeia de fornecimento.

No final da apresentação de resultados, Sandra Melo referiu a boa aceitação recebida por parte das OEMs e entidades às quais o projeto tem vindo a ser apresentado e deixou uma nota final sobre os ganhos que o mesmo representa em termos de sustentabilidade. “Numa altura em que se fala tanto de ‘eletrónica sustentável’, o consórcio LEIMSA conseguiu produzir PCBs mais leves, mais finas, com maior liberdade de desenho, de construção simplificada e menor número de etapas de processo, o que representa ganhos significativos em termos de pegada de carbono”, concluiu a responsável, remetendo para o futuro novos desenvolvimentos que respondam ao desafio de ter uma eletrónica segura que, simultaneamente, cumpra os objetivos de reciclagem dos materiais.

Projeto LEIMSA

Número do projeto: POCI-01-0247-FEDER-048378

Objetivo principal: Reforçar a investigação, o desenvolvimento tecnológico e a inovação

Duração do projeto: agosto 2020 - junho 2023

Custo elegível: 4.802.431,13€

Apoio financeiro FEDER: 3.036.914,62€

Medida: I&DT Empresarial – Copromoção, Clube de fornecedores

Região de intervenção: Norte

Data de aprovação: 10/11/2020