Dominando Materiais Compósitos: Estratégias Eficientes de Produção para OEMs Aeroespaciais

Na corrida para escalar a produção para atender à demanda de aeronaves comerciais, não há uma única maneira de fazer o melhor avião. À medida que OEMs aeroespaciais consideram todas as suas opções de materiais e processos, eles continuarão a encontrar aplicações inovadoras para compósitos termofixos (TS) e termoplásticos (TPC), sem mencionar outras escolhas como tecidos de fibra de carbono secos e compósitos de matriz cerâmica (CMC).

Determinar as combinações ideais de materiais e processos para construir cada peça, com o desempenho e qualidade requeridos, e no menor custo total de aquisição (TCA), pode ser como resolver um Cubo de Rubik. Cada parceiro da cadeia de suprimentos colabora com o OEM para alinhar um lado diferente do cubo, com o objetivo geral de entregar uma aeronave segura, de alto desempenho, eficiente em combustível, confortável para a companhia aérea, no prazo e com lucro.

Paradigmas estão constantemente mudando à medida que materiais avançados e técnicas de manufatura evoluem. Para cada componente e peça de aeronave — seja uma asa, fuselagem, longarina, peça interna ou motor — há um conjunto cascata de considerações. Quais materiais são viáveis para a aplicação? De quantas maneiras diferentes ele pode ser formatado — por exemplo, como ply pads, fita cortada em bobinas, flocos picados ou ply viés? Que tecnologia de layup é compatível com o material formatado — como layup manual, layup robótico (na forma de colocação automatizada de fita ou fibra), pré-formas ou moldagem por compressão fechada?

Cada caminho de material e processo (M&P) traz possibilidades empolgantes. Compósitos de matriz cerâmica oferecem a capacidade de substituir metais em aplicações de alta temperatura. Termoplásticos estão ganhando muito interesse com sua reciclabilidade, soldabilidade, processamento rápido e simplicidade geral de manuseio de material. Eles permanecem estáveis em temperatura ambiente e não são tão suscetíveis a contaminantes ambientais no local de trabalho quanto materiais termofixos. Tecidos secos também dão aos fabricantes liberdade de armazenamento refrigerado e abrem opções adicionais de processamento. E, claro, termofixos continuam a fornecer uma solução testada e comprovada para formação de peças de alta qualidade e consistente — com custos bem estabelecidos e escalabilidade comprovada.

Aproveitando competências centrais

Pode-se argumentar que execução excelente é tão importante quanto o próprio caminho M&P escolhido. Afinal, não adianta economizar tempo de ciclo usando uma solução fora de autoclave (OOA) se um ply acaba faltando ou é colocado na ordem errada, e todo o processo de manufatura deve ser reiniciado. Quando cada parceiro da cadeia de suprimentos pode focar em seu papel especializado e competências centrais, com entendimento de como esse papel alcança o objetivo do produto final, todos ganham.

Por exemplo, um parceiro de formatação eficaz deve ser capaz de entregar diferentes materiais customizados aos requisitos do fabricante de aeronaves ou fornecedor de nível — com melhor qualidade, velocidade mais rápida e TCA menor do que poderia ser alcançado internamente. Hoje, isso frequentemente inclui corte, bobinagem, corte a faca, corte a jato d'água, usinagem, picotamento, empilhamento de ply de pré-forma ou kit de materiais, em formatos prontos para processos de fabricação automatizados, semi-automatizados ou manuais downstream.

Um parceiro de manufatura terceirizado também pode ajudar OEMs a experimentar diferentes opções de M&P antes de escalar para uma solução de produção em massa de alto volume. Com uma infraestrutura robusta de formatação terceirizada à sua disposição, fabricantes de aeronaves têm acesso ao equivalente de manufatura de uma associação de academia na qual "treinar" teorias, descartar o que não atende expectativas e escalar o que funciona, a uma fração do custo e trabalho que levaria para configurar sua própria "academia" ou instalação de testes.

OEMs e fornecedores de nível têm a oportunidade de terceirizar o gerenciamento de informações de seus materiais para parceiros de formatação. Tal gerenciamento inclui análises preditivas para programas de estoque gerenciado pelo fornecedor, rastreamento e gerenciamento automatizado de tempo fora de geladeira de pré-impregnado e gerenciamento de dados de teste e qualificação de materiais.

Ao investir em equipamentos, tecnologias e associados dedicados a essas capacidades, formatadores de materiais libertam seus parceiros da cadeia de suprimentos dessas responsabilidades, permitindo que foquem recursos em suas competências centrais. E quando os inovadores de design e montagem de aeronaves podem focar em fazer exatamente isso, o céu é o limite em termos de quais avanços aeroespaciais de próxima geração eles criarão a seguir!

Sobre os Autores

Michael Quarrey é vice-presidente de Operações Aeroespaciais da Web Industries. Ele tem mais de 30 anos de experiência em gestão focada em criar equipes de alto engajamento e alto desempenho. Quarrey possui M.S. em Dinâmica de Sistemas do Dartmouth College e B.S. em Ciência da Computação do Worcester Polytechnic Institute. Pode ser contatado em mquarrey@webindustries.com.

Ben Winters é gerente geral da Web Industries Inc. — CAD Cut Services e tem mais de 25 anos de experiência trabalhando com clientes aeroespaciais. A Web Industries é um formatador de precisão de compósitos de fibra de carbono e outros materiais usados na manufatura aeroespacial. Winters e a equipe da Web se envolvem com OEMs e fornecedores de nível no início do desenvolvimento de produtos para conceber soluções de formatação otimizadas para a mistura de materiais, máquinas e processos de manufatura do cliente. Pode ser contatado em bwinters@webindustries.com.