O Instituto Nacional de Pesquisa em Aviação (NIAR) da Universidade Estadual de Wichita, nos Estados Unidos, desenvolveu uma estrutura avançada de rib (costela) termoplástica, demonstrando o potencial da hibridação totalmente automatizada de termoformagem e sobremoldagem por injeção.
O programa, liderado pelo Laboratório de Tecnologias Avançadas para Sistemas Aeroespaciais (ATLAS) do NIAR, reduz o tempo de produção de 100 horas para 2 minutos, marcando um grande avanço na eficiência da fabricação aeroespacial, especialmente voltada ao mercado de aeronaves elétricas de pouso e decolagem na vertical (eVTOL).
Ao integrar duas técnicas chave de processamento de polímeros, o processo permite a produção de componentes leves e de alto desempenho com maior flexibilidade de design e eficiência de custo.
O desenvolvimento fez parte do programa de Manufatura para Compósitos Sustentáveis e íveis do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos Estados Unidos e foi viabilizado por meio de colaboração com líderes do setor, incluindo Joby Aviation, Toyota, KraussMaffei, Victrex e Prospect.
“Este foi um componente particularmente desafiador, tradicionalmente usinado a partir de um bloco de metal – um processo que remove mais de 80 por cento do material e leva mais de 100 horas para ser concluído,” disse o Dr. Waruna Seneviratne, diretor do ATLAS. “Em contraste, a peça termoplástica foi formada a partir de uma chapa organoplástica plana em menos de dois minutos. A expertise de cada parceiro foi instrumental para atingir esse sucesso.”
No ano ado, pesquisadores do NIAR colaboraram com a KraussMaffei para desenvolver uma cobertura de janela sobremoldada termoplástica para conversões de aviões de ageiro para cargueiros, que pode ser produzida em apenas 90 segundos. O componente resultante era de 20 a 30 por cento mais leve e custava metade do que seu equivalente metálico.
“Esses avanços destacam o potencial da tecnologia de sobremoldagem madura do setor automotivo para a produção em alta taxa de estruturas primárias e secundárias de aeronaves”, disse Seneviratne.
Eugen Schubert, engenheiro de aplicação na KraussMaffei, enfatizou o valor da instalação ATLAS do NIAR para fomentar a inovação.
“Ela fornece um ambiente colaborativo onde fabricantes de equipamentos, fornecedores de materiais e designers de ferramentas podem formar parcerias com fabricantes de aeronaves para reduzir riscos na introdução de novos materiais e processos em aplicações aeroespaciais exigentes,” ele disse.
O projeto também expandiu sua colaboração para incluir a Fill Engineering, visando desenvolver uma célula de fabricação totalmente integrada para a produção da estrutura de costela. Este sistema avançado incluirá preparação do material, colocação de fita, soldagem por ultrassom, consolidação, corte de chapas organoplásticas e sobremoldagem. A célula de produção está programada para entrar em operação no NIAR no outono de 2025.
Além disso, os pesquisadores expandiram seu estudo para incluir testes térmicos, físicos e mecânicos para validar a repetibilidade do processo e garantir a qualidade da peça. Esses esforços fornecerão diretrizes de certificação cruciais para estruturas de aeronaves sobremoldadas.
“O trabalho do NIAR está alinhado com a mudança contínua da indústria aeroespacial em direção a materiais sustentáveis e de alto desempenho e técnicas de fabricação avançadas que melhoram a eficiência enquanto reduzem custos,” disse Seneviratne. “À medida que os métodos de produção em alta taxa continuam ganhando força, inovações como essas podem desempenhar um papel fundamental no futuro da manufatura aeroespacial.”
Informações da Universidade de Wichita
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