AEROTEC Revela Design Híbrido Avançado CFRP-Manufatura Aditiva para Estruturas Aeronáuticas Leves

As estruturas de aeronaves atuais consistem de muitos materiais diferentes. Por exemplo, a estrutura de fuselagem e asa do Airbus A350XWB é construída principalmente de compósitos com algumas peças metálicas. Aqui, peças são unidas, por design híbrido clássico, com parafusos e rebites. Este design leva a alto tempo de montagem, esforço e custo. Adicionalmente, o alto número de fixadores neste design híbrido clássico introduz peso desnecessário, bem como concentrações de tensão em pontos de introdução de carga.

No projeto TOAST, a Premium AEROTEC (Augsburg, Alemanha), fornecedora Tier 1 de estruturas de fuselagem para o A350, apresentou métodos completamente novos de unir 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 tipo aerofreio de aeronave, usando um design híbrido moderno. Compreendia um encaixe de introdução de carga de titânio feito com manufatura aditiva (AM) e uma chapa de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) termoplástico, unidos usando overmolding de compósito termoplástico.

A inovação deste demonstrador é a conexão dos diferentes materiais sem parafusos ou fixadores. Isso só foi possível pelo uso de manufatura aditiva e overmolding termoplástico. O encaixe de titânio foi projetado com pinos em seu lado inferior e nervuras projetadas com estruturas giroides, ambas prontamente produzidas com AM. A peça de titânio AM e uma chapa de compósito termoplástico 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 de compósito termoplástico em forma de V foram overmoldadas e pressionadas nas nervuras giroides esponjosas do encaixe de titânio.

As juntas neste demonstrador híbrido foram realizadas ou por conexão de material (CFRP – CFRP) ou fechamento de forma (titânio AM – CFRP). Em paralelo, testes estruturais para determinação das propriedades mecânicas das juntas foram realizados. Estes testes mostraram que as capacidades de transferência de carga eram similares às com rebites e parafusos.

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

A Premium AEROTEC é o primeiro fabricante de componentes no mundo a fornecer componentes impressos em 3D feitos de ligas de titânio para produção seriada de aeronaves. A Premium AEROTEC é um player global na indústria da aviação e alcançou faturamento de €2 bilhões em 2018. Seu negócio principal é o design e construção de estruturas de aeronaves em materiais compósitos metálicos e de fibra de carbono. A empresa tem locais em Augsburg, Bremen, Hamburgo, Nordenham e Varel na Alemanha bem como Braşov na Romênia. A Premium AEROTEC emprega cerca de 10.000 pessoas no mundo todo.