INVENT Faz Parceria com SUSTAINair para Impulsionar Circularidade de Aeronaves

O projeto Horizon 2020 SUSTAINair, uma colaboração de 11 organizações de pesquisa europeias e parceiros industriais, foi lançado recentemente em janeiro de 2021 para pesquisar e desenvolver soluções para alcançar uma economia de aviação circular. Isso inclui aumentar eficiência de recursos e desempenho de aeronaves enquanto reduz desperdício e custos de material ao longo do ciclo de vida da aeronave. Parceiros do consórcio observam que, apesar do mergulho do setor aeroespacial na incerteza, impulsionar a transição verde da indústria de aviação pós-pandemia permanece um objetivo estratégico de governos fornecendo um caminho para recuperação.

Objetivos Específicos

Mais especificamente, a pesquisa financiada pela UE visa tornar toda a cadeia de suprimentos do ecossistema de aviação mais verde em linha com o Plano de Ação para Economia Circular, estabelecendo novos padrões para manufatura aeroespacial e permitindo um aumento em sinergias intersetoriais. O projeto SUSTAINair espera fornecer ao setor de aviação uma pista para uma economia mais custo-efetiva e baixo carbono enquanto enfrenta o aumento no consumo de recursos, desperdício e emissões. Foi endossado pela iniciativa de pesquisa Future Sky da Associação de Estabelecimentos de Pesquisa Europeus em Aeronáutica (EREA).

Coordenado por Jürgen Roither, engenheiro de pesquisa no Centro de Transporte de Baixa Emissão no Instituto Austríaco de Tecnologia AIT-LKR (Seibersdorf), a maior organização de pesquisa e tecnologia da Áustria, o projeto deve abranger um período de 3,5 anos com orçamento de €5 milhões.

Roither enfatiza a função complementar de cada parceiro do projeto dentro de um estágio particular de economia circular do ciclo de vida da aeronave. "SUSTAINair está abordando todas as fases da cadeia de valor do componente da aeronave desde design circular até manufatura, manutenção e reparo, até montagem e reciclagem, e se destacará através da competência e expertise combinadas de seus parceiros do projeto", diz ele.

Roither adiciona que inovações de materiais no setor de aviação altamente regulamentado precisam ser certificadas para voar. Por causa disso, SUSTAINair está buscando conselho da Agência de Segurança da Aviação da União Europeia (EASA, Colônia, Alemanha), que será liderada pelo Coordenador Sênior de Pesquisa da EASA, Willy Sigl.

"As contribuições da EASA reduzirão o tempo de mercado de novos produtos inovadores e modelos de negócios e permitirão um alto nível de segurança, proteção e proteção ambiental. A EASA, portanto, apoia projetos de pesquisa selecionados, como SUSTAINair, em um papel consultivo sobre aspectos de certificação, regulamentação e avaliação de segurança", diz Sigl.

Especialista em Fibra Compósito Junta-se ao Projeto

O especialista em fibra compósito INVENT GmbH (Braunschweig, Alemanha) também se juntou ao projeto SUSTAINair. Desde 1996, a INVENT GmbH tem desenvolvido e produzido componentes estruturais de alta precisão como empresa certificada EN 9100 e Nadcap, desde a ideia inicial até a produção em série. Este know-how tecnológico e as instalações de manufatura serão usados e further desenvolvidos dentro do projeto para alcançar abordagens de economia circular custo-eficientes para fibras compósitos.

Além disso, a forte conexão da INVENT com o setor aeroespacial de alta tecnologia permite que a empresa contribua para uma gama de atividades de alto impacto dentro do projeto. Desenvolvimento de asas de forma variável (morphing), tecnologias de integração para tecnologia de sensores e novas técnicas de reuso de resíduos de produção, são apenas alguns. A INVENT desempenha um papel chave na coordenação e manufatura de componentes para a demonstração das tecnologias desenvolvidas no SUSTAINair. As tecnologias básicas de união, design de interface e manufatura de metal serão transferidas para demonstradores de junta mais complexos, que incluirão integração de sensores para monitoramento de saúde estrutural (SHM) e serão manufaturados, testados e avaliados para validar as conquistas dos objetivos do projeto.

"O projeto SUSTAINair escolhe uma abordagem muito holística para o conceito de economia circular adaptando-o ao contexto aeronáutico. Isso torna este um projeto empolgante para fazer parte e dá potencial para impacto real e duradouro, não apenas para o meio ambiente e a indústria, mas também em relação a políticas de padronização", resume Marc Joulian, gerente de projeto SUSTAINair na INVENT.

Reduzindo a Razão Buy-to-Fly

A economia circular é uma abordagem para fazer o máximo dos recursos mantendo-os em uso pelo maior tempo possível, aumentando assim seu valor total ao longo de seu ciclo de vida. A demanda aeroespacial por material de alta qualidade é tipicamente acompanhada por grandes quantidades de desperdício durante o processo de manufatura. Isso se aplica a ligas metálicas e compósitos.

Os novos métodos de up- e reciclagem desenvolvidos dentro do SUSTAINair para materiais de aviação metálicos e compósitos, supostamente contribuirão para uma grande redução de desperdício incorrido durante os processos de manufatura e fim de vida (EOL). Soluções de upcycling serão desenvolvidas para materiais termofixos de fibra de carbono e vidro, bem como compósitos termoplásticos de alto desempenho.

O coordenador do SUSTAINair, Roither, adiciona que o projeto visa desenvolver componentes near-net-shape (manufaturados o mais próximo possível do tamanho e forma do produto acabado) para a indústria de aviação para reduzir a razão buy-to-fly próxima a um, o que é imperativo se mais material é usado ao longo da cadeia do que é descartado. Isso é obtido usando ligas de alumínio nano-eutéticas recentemente inventadas no AIT-LKR em combinação com tecnologias avançadas de fundição sob pressão de alta pressão. "Tal processamento é conhecido na indústria automotiva como 'rápido e eficiente'. A técnica e materiais adaptados do SUSTAINair tornarão a manufatura de componentes aeroespaciais 'rápida, eficiente e limpa'", diz Roither.

Novas Estruturas Aeroespaciais para Reduzir Peso, Emissões de CO₂

Novas ligas metálicas e materiais compósitos, como polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRP), são usados para reduzir massa e aumentar eficiência aerodinâmica, melhorando consumo de combustível durante operações de voo, e portanto reduzindo emissões. Pequenas mudanças nos materiais ou na estrutura da aeronave podem ter grandes resultados quando se trata de consumo de combustível.

Com isso em mente, parceiros do consórcio SUSTAINair são esperados para desenvolver não apenas novos materiais para uma asa flexível, mas também técnicas para integração de sensores no material usado em tais componentes de aeronave. Por exemplo, o monitoramento de dados em tempo real permite que operadores ajustem o caminho de voo de um avião resultando em menor consumo de combustível, enquanto aumenta a segurança e a confiabilidade de aeroestruturas, bem como reduz custos de manutenção.

Tal combinação de materiais metálicos e compósitos não vem sem desafios tecnológicos para operações de união e reparo, no entanto, bem como para abordagens circulares no processo EOL. "O que é único sobre o SUSTAINair é que o processo de design será formado para permitir técnicas inovadoras ao longo da cadeia de valor que darão ao material uma vida mais longa com mais valor, contabilizando desmontagem EOL e upcycling", diz Chiara Bisagni, professora em estruturas aeroespaciais e AIAA Fellow, na TU Delft, Países Baixos.

Robô de Desmontagem para Aumentar Reciclabilidade

Aeronaves consistem de muitas partes de vários materiais que precisam ser unidas. Atualmente a união é feita usando rebites, que são difíceis de remover. Isso torna a separação, e a reciclagem eficiente de componentes de aeronaves desafiadora e cara a ponto de não ser economicamente viável. Rebites também tornam aeronaves mais pesadas, afetando negativamente o consumo de combustível. A expertise particular de parceiros do projeto em soldagem e outras técnicas de união poderia finalmente eliminar a necessidade de rebites. Segundo parceiros do projeto, esta inovação não pode ser adotada sem mudanças nos padrões atuais dados por autoridades de aviação como a EASA.

Introduzindo tecnologia Indústria 4.0 no processamento EOL de aeronaves, o projeto SUSTAINair também deve desenvolver uma cabeça de robô que detecta e remove rebites automaticamente, permitindo separação de ligas e, portanto, material de aeronave reciclado de maior valor. "Para apoiar as atividades de união e remoção, a INVENT desenvolveu uma nova tecnologia para realizar separação livre de danos de componentes compósitos colados adesivamente. SUSTAINair nos dá a oportunidade de further desenvolvê-la", adiciona Jesper de Wit, gerente de projeto SUSTAINair na INVENT.

No Flightpath 2050

Os parceiros do projeto estão na vanguarda da aviação circular perseguindo objetivos definidos pelo EU Green Deal e Flightpath 2050. As inovações tecnológicas trazidas pela transição para uma economia circular podem ser vistas como um caminho para enfrentar os efeitos econômicos da pandemia de COVID-19 em indústrias ao longo de toda a cadeia de suprimentos de componentes de aviação.

Os parceiros do projeto são: AIT-LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH (Áustria), Netherlands Aerospace Centre – NLR (Países Baixos), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – DLR (Alemanha), JOANNEUM RESEARCH (Áustria), Johannes Kepler University Linz (Áustria), Delft University of Technology (Países Baixos), AEROCIRCULAR (Bélgica), INOCON Technologie GmbH (Áustria), INVENT GmbH (Alemanha), Dutch Thermoplastic Components B.V. (Países Baixos), RTDS Association (Áustria)

Este projeto SUSTAINair recebeu financiamento do programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia sob acordo de concessão 101006952.