Premium AEROTEC demonstra design de metal CFRP-AM híbrido para futuras estruturas de aeronaves leves

As estruturas de aeronaves de hoje consistem em muitos materiais diferentes. Por exemplo, a fuselagem e a estrutura da asa do Airbus A350XWB são feitas principalmente de compósitos com algumas partes de metal. Aqui, as peças são unidas, de acordo com o design híbrido clássico, com parafusos e rebites. Este projeto leva a um alto custo, esforço e tempo de montagem. Além disso, o grande número de fixadores neste design híbrido clássico introduz peso desnecessário, bem como concentrações de tensão nos pontos de introdução de carga.

No projeto TOAST, Premium AEROTEC (Augsburg, Alemanha), um fornecedor Tier 1 de estruturas de fuselagem para o A350, apresentou métodos completamente novos de união de compósitos e metais. Desta forma, as desvantagens do design híbrido clássico com parafusos e rebites podem ser eliminadas. A Premium AEROTEC desenvolveu e fabricou, em menos de cinco meses, um demonstrador para uma estrutura semelhante a um freio a ar de aeronave, utilizando um moderno design híbrido. Ele compreendia um encaixe de introdução de carga de titânio feito com manufatura aditiva (AM) e uma placa de composto termoplástico de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP), unidos por meio de sobremoldagem de composto termoplástico.

A inovação deste demonstrador é a conexão dos diferentes materiais sem parafusos ou fechos. Isso só foi possível com o uso de manufatura aditiva e sobremoldagem termoplástica. A conexão de titânio foi projetada com pinos em seu lado inferior e costelas projetadas com estruturas de giroide, ambas prontamente produzidas com AM. A peça de titânio AM e uma placa composta termoplástica foram então colocadas em um molde de termoformação. Os dois componentes foram pressionados juntos em um processo de termoformação com uma etapa de moldagem por injeção imediatamente após. Durante esta etapa, as nervuras compostas termoplásticas em forma de V foram sobremoldadas e pressionadas nas nervuras giróides em forma de esponja do encaixe de titânio.

As juntas neste demonstrador híbrido foram realizadas por conexão de material (CFRP - CFRP) ou fechamento de forma (titânio AM - CFRP). Paralelamente, foram realizados ensaios estruturais para a determinação das propriedades mecânicas das juntas. Esses testes mostraram que as capacidades de transferência de carga eram semelhantes àquelas com rebites e parafusos.

As vantagens deste design híbrido moderno, em comparação com o design clássico usando fixadores mecânicos, incluem fabricação e montagem rápidas sem fixadores, menos peças são necessárias e as etapas do processo de montagem são mais curtas e automatizadas. Além disso, a eficiência das liberdades de design exploradas pelo uso de AM e moldagem por injeção leva a reduções de peso. Esta tecnologia pode ser aplicada em qualquer lugar onde as cargas devem ser transferidas entre pontos e superfícies.

Premium AEROTEC é o primeiro fabricante de componentes no mundo a fornecer componentes impressos em 3D feitos de ligas de titânio para a produção de aeronaves em série. A Premium AEROTEC é uma empresa global na indústria da aviação e atingiu um faturamento de € 2 bilhões em 2018. Seu negócio principal é o projeto e construção de estruturas de aeronaves em metal e materiais compostos de fibra de carbono. A empresa possui unidades em Augsburg, Bremen, Hamburgo, Nordenham e Varel na Alemanha, bem como Braşov na Romênia. A Premium AEROTEC emprega cerca de 10.000 pessoas em todo o mundo.