Todos os dias, os funcionários que entram no escritório de design da Xtrac passam por um desenho de layout montado na parede para a primeira transmissão de carro de corrida da empresa. A caixa de câmbio G4 foi desenvolvida pelo ex-engenheiro da Hewland, Mike Endean, para o Ford Escort com tração nas quatro rodas da estrela do rallycross Martin Schanche. O plano serve como um lembrete de onde a Xtrac começou e o quanto ela cresceu nos 40 anos desde então. Agora entrando em sua quinta década, a fabricante britânica de transmissões tem uma equipe crescente de quase 500 funcionários, duas oficinas de construção nos Estados Unidos e vários acordos de fornecimento de longo prazo para grandes séries.
Segundo Daniel Lloyd, correspondente da revista Racecar Engineering, atualmente, ela constrói as caixas de câmbio para IndyCar, NASCAR, Supercars, todos os carros LMDh, a maioria dos carros LMH, vários na Fórmula E e muito mais. Nos últimos anos, a Xtrac se diversificou para o setor automotivo de alto desempenho com projetos de eletrificação e ostenta uma fábrica impressionante no Reino Unido. A Racecar foi recentemente a Thatcham para descobrir como são 40 anos de progresso.
Xtrac: Origens
A primeira sede da Xtrac era tão humilde quanto você quiser: uma pequena oficina nos fundos de uma lanchonete chinesa em Wokingham, uma pequena cidade a oeste de Londres. A Endean fabricava transmissões e componentes relacionados em pequenas quantidades, principalmente para automobilismo off-road. O nome Xtrac só surgiu depois que a caixa de câmbio G4 da Endean começou a correr em 1983. A história conta que a Endean disse alegremente ao reverenciado comentarista de automobilismo britânico, Murray Walker, que sua empresa ainda sem nome poderia ser chamada de “Mr X’s Traction Company”. Walker então correu com isso, indo para a transmissão e encurtando para “Xtrac”. O apelido improvisado e cativante pegou e Endean, junto com sua esposa, Shirley, fundou a Xtrac Ltd em 15 de junho de 1984.
Com base em seu sucesso com Schanche, a Xtrac ganhou mais clientes off-road, particularmente fabricantes construindo carros para os regulamentos do Grupo A. À medida que ganhava mais trabalho, a Xtrac mudou-se para uma nova fábrica de 9000 pés quadrados em Hogwood Lane, tendo saído da oficina apertada atrás da entrega.Anúncio
“Estávamos trazendo uma nova pessoa a cada duas ou três semanas”, relembra Peter Digby, presidente da Xtrac e um dos primeiros funcionários da empresa. “Não tínhamos dinheiro para comprar máquinas porque éramos muito pequenos, então íamos até esses clientes [fabricantes de automóveis] e dizíamos, se vocês querem ter essa caixa de câmbio, precisamos dessa quantia adiantada para design, ferramentas etc.”
À medida que a empresa cresceu no final dos anos 80, trazendo mais processos como tratamento térmico internamente, ela se ramificou do rali e voltou seus olhos para a Fórmula 1. Ela havia feito algumas peças de F1 nos primeiros dias, para empresas como Penske e Haas Lola (onde Digby era diretor administrativo antes de se juntar à Xtrac), mas não uma transmissão inteira. Isso mudou em 1989, quando a Onyx contratou a Xtrac para desenvolver uma caixa de câmbio transversal para seu carro de F1.
‘Então fomos abordados, quase ao mesmo tempo, pela McLaren’, relembra Digby. ‘Pete Weismann havia projetado para eles uma caixa de câmbio nova e revolucionária, e eles estavam fazendo engrenagens, mas tendo alguns problemas. A McLaren decidiu fazer um teste consecutivo. Alegadamente, o nosso durou mais.Anúncio
‘Então, da noite para o dia, tivemos um pedido enorme da McLaren, o que foi um verdadeiro desafio. Então, em alguns anos, tivemos seis equipes de Fórmula 1 que vieram até nós. Quase todo o trabalho era sob medida naquele momento. Tínhamos Benetton, McLaren, Tyrrell, BAR, Williams e Jordan nos livros. Esse foi provavelmente o nosso auge na Fórmula 1.’
A Xtrac ainda está envolvida na F1 hoje, fornecendo componentes de caixa de câmbio interna de aço com torque para “várias equipes bem-sucedidas”. A empresa pressionou no passado para que a F1 adotasse um único fornecedor de caixa de câmbio, como outras séries fizeram, mas isso não se materializou.
Sucesso do único fornecedor
No entanto, contratos de fornecimento único em outras categorias são onde a Xtrac realmente acelerou seu crescimento rumo ao século XXI. Em 1999, a IndyCar perguntou sobre uma caixa de câmbio padronizada para tentar evitar guerras de desenvolvimento e reduzir custos para as equipes. Depois de convencer a série de que poderia reduzir o custo por unidade, a Xtrac foi contratada como fornecedora única.
“Da noite para o dia, tivemos que ir e construir 100 caixas de câmbio muito rapidamente com todo o nosso próprio dinheiro, antes de vendermos uma”, diz Digby. “Estávamos estourando pelas costuras.”
O enorme aumento na carga de trabalho fez a Xtrac procurar um novo local para a fábrica. Ela finalmente pousou em um terreno de 13 acres em Thatcham e contratou a Ridge & Partners, a arquiteta da maioria das sedes de equipes de F1 no Reino Unido, para colocar uma instalação de 88.000 pés quadrados no local para a equipe se mudar até o verão de 2000.
Três anos depois, a Xtrac abriu seu primeiro posto avançado americano em Indianápolis para atender às transmissões da IndyCar (o outro atende à NASCAR na Carolina do Norte). No entanto, essa rápida expansão, que incluiu a compra de novas máquinas de fabricação, veio com um custo financeiro. A HSBC Private Equity (mais tarde chamada de Montagu) assumiu uma participação acionária de 25 por cento, a primeira das três vezes em que a Xtrac trabalhou com um investidor externo para financiar seu crescimento. Sua primeira grande mudança estrutural ocorreu em 1997, quando Digby liderou uma aquisição de gestão que viu Endean se afastar de suas funções.
O acordo de fornecimento da IndyCar veio depois que a Xtrac já havia se expandido para outras áreas do automobilismo. Ela criou sua primeira transmissão completa para as 24 Horas de Le Mans para o Peugeot 905, desenvolvendo um manual sequencial de seis velocidades pela primeira vez. Ela passou a fornecer outros carros vencedores, incluindo o McLaren F1 GTR, Bentley Speed 8 e máquinas LMP1 da Audi e Toyota. Em paralelo, a Xtrac estava construindo transmissões sequenciais dianteiras e traseiras para vários carros BTCC e, eventualmente, mudou para um contrato de fornecimento único para a série que ainda mantém hoje.
“Decidimos então levar o sequencial para o rali”, diz Digby. “A maioria dos pilotos disse que não queria isso, mas construímos um modelo de caixa de câmbio para mostrar a eles que você pode ir do sexto para o segundo tão rápido quanto possível em um padrão H, mas sem danificar o motor. Foi transformador naquele ponto. Ninguém olhou para trás depois disso.”
Cobrir várias categorias e adaptar a tecnologia da caixa de câmbio para atender às demandas de diferentes veículos ajudou a aumentar a reputação da Xtrac no automobilismo. Seus produtos geralmente não eram a opção mais barata, mas seu ponto de venda tem sido a confiabilidade com o objetivo de ser rentável a longo prazo.
Expansão Automotiva
Apesar de vir do automobilismo, a Xtrac aumentou seus negócios automotivos de alto desempenho (HPA) nas últimas duas décadas. De acordo com o CEO da empresa, Adrian Moore, anos de trabalho em prazos rígidos e rápidos do automobilismo permitiram que a Xtrac fosse ágil na reação a projetos de carros de rua que tendem a ser mais fluidos de uma perspectiva de tempo.
“O cerne do negócio ainda é o automobilismo”, ele diz. “Ele nos dá o foco no cliente, o tempo de reação e o ethos.”
No entanto, o lado automotivo está crescendo – atualmente, ele ocupa cerca de 40 por cento dos projetos e Moore projeta que ele será tão grande quanto o automobilismo em alguns anos. A expansão foi apoiada pela Xtrac não apenas vendendo caixas de câmbio: ela também constrói pacotes turnkey que incorporam sistemas de controle, mecanismos de troca de marchas e atuadores de embreagem.
Desde seu primeiro projeto de trem de força eletrificado para um protótipo da Tesla em 2006, a carga de trabalho de EV e híbrido da Xtrac aumentou e está pronta para ultrapassar a combustão interna. De acordo com Moore, a divisão no ano passado foi de cerca de 65/35 a favor do IC, mas agora eles estão em igualdade de condições. O hidrogênio também surgiu recentemente como uma opção e a Xtrac começou a desenvolver transmissões para protótipos de motores de combustão de hidrogênio, como o Alpine Alpenglow HY4.
“À medida que a legislação muda, ainda somos pequenos e ágeis o suficiente para reagir a isso”, diz Moore. “Além do IC, nossa capacidade é de transmissões para esses três [sistemas de propulsão híbridos, elétricos e de hidrogênio]. Somos ambivalentes quanto ao caminho que os regulamentos tomarão, depende apenas do que os clientes desejam.”
Fábrica extensa
A Xtrac produz um quarto de milhão de componentes anualmente – quase 5.000 semanalmente, ou 685 diariamente – em sua unidade de Thatcham.
Antes de qualquer peça ser fabricada, ela é conceituada no escritório de design. Há 90 engenheiros trabalhando neste departamento, com cerca de um terço deles em projetos de automobilismo e o restante em automóveis de alto desempenho. No andar de baixo fica o escritório de produção, onde os planos de fabricação e o controle de qualidade são direcionados.
Não é de surpreender que a área de fabricação utilize mais espaço. Ela está em constante evolução, com novas máquinas sendo regularmente introduzidas ou reposicionadas para eficiência. Uma ampla passarela percorre o comprimento do piso da fábrica e serve como um portal entre os escritórios e as máquinas do outro lado. Ao longo da passarela, os cronogramas do projeto são dispostos em quadros brancos.
No chão de fábrica, máquinas de corte de engrenagens ficam como torres acima de uma rede de passarelas estreitas, pelas quais técnicos e engenheiros se deslocam entre os diferentes estágios da fabricação – torneamento, fresamento, corte de engrenagens e tratamento térmico. Uma vez que uma peça é projetada em CAD, seu primeiro passo em direção à fabricação ocorre no departamento de torneamento. Este consiste em nove máquinas de torno CNC Okuma, que recebem entradas de um programa de torneamento.
“Temos várias máquinas de medição de coordenadas, que são usadas para medir nossas peças”, diz o engenheiro principal da Xtrac, Nick Upjohn. “Elas validam que o programa está usinando a peça como queremos. Dessa forma, se você tiver um erro no programa, poderá corrigi-lo e levar em conta quaisquer discrepâncias em sua próxima operação de torneamento. É um bom sistema de circuito fechado. Muito trabalho será feito aqui antes que quaisquer problemas se apresentem em nosso escritório de suporte de fabricação.”
Em seguida, vem o departamento de fresagem, onde mais de uma dúzia de fresadoras cortam e removem material para definir o formato da peça, seja um retentor de rolamento ou uma carcaça de caixa de engrenagens.
“Temos uma grande variedade de fresadoras”, diz Upjohn. “Qualquer coisa, desde fresadoras manuais pequenas de três eixos para peças simples, até máquinas de cinco eixos que podem acomodar uma peça de trabalho de um metro cúbico.”
Cortando Dentes
Uma vez que uma peça em branco foi feita, ela é levada para o departamento de moldagem, onde os dentes são cortados nela por movimentos para cima e para baixo. Leva cerca de 15 minutos para produzir uma ranhura de 30 mm de diâmetro. Algumas engrenagens podem ter até 150 dentes, e há diferentes métodos de corte empregados, incluindo máquinas de brochamento e fresagem, que usam ferramentas de corte rotativas.
“Nossa máquina de retificação de engrenagens cônicas em espiral CNC Klingelnberg G30 foi a primeira no Reino Unido”, diz Upjohn. “Nós vestimos o formato do dente que gostaríamos na roda, e ela então retifica o material. É um processo abrasivo, ao contrário de um processo de lascamento de metal.
‘Nós então levamos para o nosso departamento de inspeção e uma sonda medirá onde está incorreto versus a forma verdadeiramente perfeita. Ela então enviará essa informação de volta para a primeira máquina, que administrará as correções para torná-la a forma perfeita. É um sistema de circuito fechado, de volta aos dados do projeto original, que permite que nossos engenheiros refinem o projeto para resistência, desgaste, eficiência ideais e, para aplicações automotivas, baixo ruído.’
Uma vez que a engrenagem foi produzida, o tratamento térmico realiza as propriedades materiais pretendidas de dureza, ductilidade e resistência. A Xtrac usa dois tipos de tecnologia de forno de tratamento térmico, ambos os quais usam elementos elétricos para aquecer até a temperatura correta: um forno de têmpera de vedação (dos quais a empresa tem três) e um forno de cementação de baixa pressão.
O processo de tratamento térmico cria uma reação em um ambiente gasoso que produz carbono, que é infundido na superfície da engrenagem quando o calor é aumentado para cerca de 1000 graus C. Os fornos de cementação de baixa pressão são mais novos na Xtrac, tendo sido introduzidos apenas nos últimos seis anos, e podem fornecer um processo mais preciso do que os fornos de têmpera selados mais antigos, mas comprovados, por meio de seu processo de têmpera a gás, em vez da têmpera a óleo do equipamento mais antigo. Atualmente, há dois em operação, todos alimentando uma subestação de eletricidade dedicada.
Após o tratamento térmico, a maioria das peças, incluindo engrenagens, são processadas por shot peening para melhorar sua resistência à fadiga e prolongar sua vida útil. Este processo aeroespacial envolve disparar pequenos pellets de shot na superfície da engrenagem e criar tensão superficial.
Teste e construa
Voltando para a passarela principal, janelas acinzentadas no lado do escritório significam o departamento de P&D. Claro, esta sala mais interessante é estritamente proibida para pessoas de fora, mas nos disseram que ela contém aparelhos de teste, como um equipamento de quatro quadrados, um equipamento de gimbal e um equipamento de teste diferencial quase transitório (QT-DTR) que os clientes e a Xtrac usam. A fábrica também abriga dois equipamentos de teste de trem de força transitório totalmente carregados e vários equipamentos usados para testes de caixa de câmbio de fim de linha.
Ao lado fica a Xtrac Academy: uma área de treinamento prático para aprendizes de nível dois e três com máquinas manuais e CNC para fazer peças não produtivas, além de áreas de treinamento em engenharia auxiliada por computador (CAE). A Xtrac aceita cerca de 10 aprendizes por ano, e uma alta proporção continua na empresa. Como exemplo, o primeiro aprendiz da Xtrac da década de 1990, Simon Short, agora é chefe de sua oficina de construção em Indianápolis.
No andar de cima do P&D e da academia fica a área de construção de automobilismo da Xtrac, onde as caixas de câmbio são montadas. Cinco anos atrás, era a oficina de montagem de todos os produtos, mas o aumento da carga de trabalho automotivo foi correlacionado com um investimento significativo em uma linha de montagem dedicada localizada em uma área diferente. No momento da nossa visita, caixas de câmbio de carros esportivos estão sendo construídas para Le Mans.
Também é visível uma enorme caixa impressa em 3D construída para o hipercarro elétrico Czinger 21C de 932 kW (uma novidade na indústria, já que a maioria das caixas de câmbio usa alumínio L169). Isso faz um suporte adequado para o layout G4 encontrado no topo do nosso passeio. A tecnologia de caixa de câmbio percorreu um longo caminho desde o primeiro produto bem-sucedido da Endean e o Xtrac tem sido uma parte fundamental para promover a confiabilidade e o desempenho em muitas categorias durante esse tempo.
À medida que o automobilismo busca outras soluções de transmissão e combustível para o futuro, a Xtrac está bem posicionada para permanecer na vanguarda do design de transmissão.