Por Dentro da Holland Composites: Tour pela Instalação Avançada de Lelystad

Catamarãs com foils, fachadas de edifícios e muito mais. Localizada a menos de uma hora de carro de Amsterdã, a Holland Composites realiza uma ampla variedade de projetos altamente técnicos em sua instalação de 4.500 m². Fonte, todas as imagens | Holland Composites

Situada em um prédio de 4.500 metros quadrados, a menos de uma hora de Amsterdã, a Holland Composites (Lelystad, Países Baixos) foca em quatro mercados: naval/offshore, arquitetura, energia renovável e projetos especiais. A empresa utiliza uma mistura de pré-impregnado de polímero reforçado com fibra de carbono (PRFC) e favo de mel Nomex para peças altamente solicitadas, e infusão de resina e fibra de vidro para a indústria da construção e projetos de menor margem. "Ainda conseguimos alto desempenho mesmo com essas construções mais econômicas, e mantemos baixo custo indireto para peças que usam materiais avançados", diz Sven Erik Janssen, co-sócio gerente da Holland Composites, junto com o fundador Pieterjan Dwarshuis. "Isso é único."

A empresa também opera a marca DNA Performance Sailing, produzindo veleiros multicasco com foils, incluindo o catamarã F1X de 5,5 metros, o trimarã TF10 de 11 metros e o catamarã F4 de 14 metros. O catamarã G4 de 12 metros não está mais em produção, "mas demonstra nossas capacidades para construção avançada de iates compósitos e alto desempenho", observa Janssen. "Este barco é um racer com foils de dupla finalidade e cruzeiro familiar com beliches, cozinha e banheiro, mas atinge velocidade superior a 35 nós. A capacidade de foil com mais de 4.000 kg de peso e apenas seis tripulantes — ainda não há concorrência neste campo exceto iates da America's Cup de milhões de dólares."

Do mar ao transporte rodoviário e aéreo

Antes do tour começar, Janssen conta a história da empresa e das estruturas compósitos que produz. A Holland Composites foi formada em 1992 por Janssen e Dwarshuis, que na época eram estudantes da Universidade Técnica de Delft (TU Delft, Países Baixos). Eles construíram mastros de fibra de carbono para catamarãs Hobie, um tender de iate de 18 metros usando PRFC e favo Nomex em 1993, e um iate à vela de 100 pés usando processo de infusão de resina em 1994. "Nessa época, tudo o que construíamos era feito de fibra de carbono usando pré-impregnado ou infusão", recorda Janssen. No entanto, ele acrescenta, como o negócio estava sujeito aos típicos altos e baixos do mercado naval e projetos únicos, "Buscamos diversificar, mas queríamos permanecer em compósitos avançados versus PRF [significando menos avançados, mais commodities de fibra de vidro e resina poliéster]."

A empresa começou a explorar soluções leves para transporte rodoviário, produzindo 35 semirreboques com chassi monocoque de compósito de fibra de vidro/carbono, que reduziram o peso em 3.500 kg. "Os caminhões transportavam cargas densas, como batatas, e atingiam o limite de peso antes de encher seu volume", explica Janssen. A Holland Composites também fez semirreboques refrigerados, ele adiciona, "Mas estávamos um pouco adiantados; o mercado ainda não estava pronto — as empresas ainda não conseguiam calcular os ganhos anuais de transportar mais carga e a economia de manutenção dos semirreboques compósitos versus seu custo inicial mais alto."

Aproximadamente na mesma época, a VRR (Roterdã, Países Baixos), fornecedora de soluções personalizadas de carga aérea, abordou a empresa. "Eles faziam trabalho para Airbus, Boeing e companhias aéreas", recorda Janssen. "Desenvolvemos um container leve com monocoque de compósito de fibra de carbono/aramida, que ainda hoje não é superado em baixo peso", diz ele. Embora a Holland Composites tenha fabricado alguns milhares destes, o mercado rapidamente se saturizou com produtos PRF de baixo custo.

Estruturas curadas OOA. Grandes estruturas de compósito de carbono para sua marca DNA Performance Sailing de veleiros multicasco com foils são curadas em fornos flexíveis (direita) compreendendo painéis isolados com aquecimento e circulação de ar controlados por computador a partir de uma unidade externa (inseto).

O setor naval continua como ponto forte

Em 1999, a Marinha Holandesa abordou a Holland Composites para produzir cúpulas de sonar de fibra de vidro sólido para submarinos. "Estas eram tradicionalmente construídas em duas metades que eram coladas", diz Janssen, "mas a junção causa uma perturbação no campo de 'visão'. Fomos solicitados a construí-las em uma peça única. Estas cúpulas de sonar são grandes — 11,5 por 3 por 3 metros e 45 a 110 milímetros de espessura — e difíceis de infundir, compreendendo 5.000 kg de resina híbrida vinil éster/epóxi fornecida pela Romar-Voss Composites (Roggel, Países Baixos). A estrutura final pesa 6.500 kg. Elas devem ser rígidas e resistir a cargas de impacto porque estão localizadas na seção dianteira do casco. 'Também temos que igualar a densidade e a transparência ao sonar da água', diz Janssen. 'Fazemos isso para navios do tipo contratorpedeiro para várias forças navais ao redor do mundo.'"

No outro extremo do espectro de peso estão os multicascos com foils de performance DNA. "Nossos barcos pequenos foram os primeiros catamarãs com foils em competição", diz Janssen. A Holland Composites também produz os hidrofólios compósitos para iates de corrida que quebram recordes como o MOD70 Team ARGO e o Beau Geste. "Temos uma técnica interna que pode criar peças altamente solicitadas sem falha, e um método único de produção em uma etapa para esses foils de altíssimo desempenho", ele adiciona. "Trabalhamos com os melhores velejadores do mundo para atingir o próximo nível de performance com foils e produzimos todos os foils para os barcos da classe olímpica NACRA17."

A superestrutura leve de PRFC que a Holland Composites produz para os barcos de serviço/apoio a parques eólicos Windcat Workboats (veja "Superestruturas compósitos reduzem peso") usa construção sanduíche de espuma com PRFC infundido com resina para rigidez, alcançando um grande vão livre sem pilares dentro da cabine. "A superestrutura monocoque é leve o suficiente para colocá-la em bons amortecedores para isolá-la da vibração do motor e das ondas no casco", diz Janssen. "A Windcat é conhecida por sua navegação muito silenciosa, e os barcos são bem avaliados pelos grandes OEMs de turbinas eólicas. Todos esses parques eólicos devem ser mantidos, então há um novo mercado para catamarãs de alta velocidade de 50 a 60 pés de comprimento."

A Holland Composites forneceu a fachada compósita estrutural para o edifício de Ciências da Vida da Universidade de Groningen, usando seu sistema de painéis translúcidos RAFICLAD e grandes tamanhos de painel (3,6 por 3,3 metros), alcançando economia de peso e máximo isolamento térmico.

Setenta e cinco seções compósitas de 40 por 60 metros foram enviadas a Israel, laminadas juntas e içadas no lugar para criar as seções de telhado em forma de asa para o Centro Yitzak Rabin em Tel Aviv.

"Tudo o que fazemos é estrutural"

Para o Centro Yitzak Rabin (Tel Aviv, Israel), a empresa foi solicitada a construir estruturas de telhado em forma de asa que seriam muito pesadas se feitas de concreto. "Novamente, fizemos as maiores seções possíveis", diz Janssen. Setenta e cinco seções de 40 por 60 metros foram infundidas com resina usando fibra de vidro e resina vinil éster à base de epóxi, e então enviadas a Israel. No local, estas foram colocadas de cabeça para baixo em gabaritos para laminá-las juntas em "telhados asa" com vão máximo de 31 metros. Janssen observa que o projeto foi muito desafiador estruturalmente. "Estes painéis têm 200 a 300 milímetros de espessura e sustentam a fachada de vidro junto, incluindo uma seção em balanço de 11 metros. O material compósito suporta todas as forças, dando a possibilidade de projetar tais vãos de telhado livres."

A torre do Hotel Fletcher é outro projeto desse tipo, concluído em 2012-2013. Começou como um shopping center ao lado de uma rodovia, mas exigiu uma atenuação acústica substancial na estrutura após a decisão de converter o edifício em um hotel de alto padrão. "O esqueleto de concreto não podia suportar muita carga adicional, então fomos chamados para fornecer uma solução leve", diz Janssen. A Holland Composites criou painéis compósitos de 8,5 por 3 metros aos quais a fachada de vidro plano poderia ser fixada. "O vidro na verdade pendura em nossos painéis, o que ajuda a manejar a carga", ele aponta. "Então fixamos nossos painéis ao esqueleto de concreto. Esta combinação do vidro na frente dos painéis sanduíche compósitos com o vão de ar entre eles cria uma barreira acústica enorme." Cada painel compósito estava pronto para pintura nas paredes internas de um lado e acabado com revestimentos resistentes a UV no lado externo voltado para o vidro.

"Esta também foi uma maneira muito rápida de montar revestimento em um edifício de formato arredondado", diz Janssen. "Montamos a fachada completa em uma etapa e alcançamos um valor R de isolamento de 8, que é o dobro da classificação de materiais externos de construção normais." Expandindo esta ideia, Janssen diz que acredita que a neutralidade energética é crítica para a construção futura de edifícios. "Pouca energia é necessária para aquecer os edifícios que usam nosso revestimento compósito estrutural, então nossa abordagem é muito eficiente para alcançar uma pegada líquida zero. BREEAM é a certificação holandesa para eficiência energética, e os dois primeiros edifícios que a alcançaram usam nossos compósitos."

Para o Hotel Fletcher, a Holland Composites realizou um exterior estético e redutor de ruído anexando painéis compósitos curvos ao esqueleto de concreto do edifício, aos quais a fachada de vidro poderia ser fixada sem adicionar carga morta excessiva.

Janssen destaca o Museu Stedelijk de arte contemporânea no centro de Amsterdã como o auge dos projetos técnicos de construção da Holland Composites (veja "Grande museu, grandes estruturas"). "Foi um exercício extremo no gerenciamento de expansão térmica e ilustra o que fazemos." A Holland Composites também foi pioneira em fachadas estruturais à prova de terremotos, que agora são necessárias em certas partes dos Países Baixos, explica Janssen, porque o solo foi desestabilizado devido à fratura hidráulica (fracking). O edifício Wiebenga em Groningen apresenta uma fachada à prova de terremotos que pode mover 30 centímetros sem falha. "Aço e concreto típicos não conseguem lidar com este tipo de movimento", ele adiciona.

Embora equilibrar os inúmeros requisitos com custo e cronograma seja um desafio ao construir estruturas, Janssen observa que a maior questão atualmente é a resistência ao fogo. "Implementações erradas de compósitos deram à indústria de compósitos uma má reputação a este respeito", ele explica. "Agora usamos apenas materiais resistentes ao fogo nestes projetos de construção e completamos testes de fogo conforme regulamentos aprovados."

A Holland Composites constrói pás para geradores de turbina de maré usando fibra de carbono pré-impregnada, curada em autoclave, para lidar com as grandes cargas colocadas nestas estruturas de baixa velocidade e alto torque.

Offshore e energia renovável

A Holland Composites também tem contratos de longo prazo na indústria de óleo e gás offshore. "Compósitos aqui oferecem não apenas leveza e resistência à corrosão, mas também reparo fácil", diz Janssen. "Plataformas e navios offshore não podem ter tempo de inatividade. No entanto, reparo em estruturas metálicas requer solda e faíscas, então a produção tem que parar devido ao risco de incêndio. Podemos consertar compósitos sem esta interrupção." A empresa tem novos clientes solicitando tais produtos para uma variedade de construções offshore.

Também fabricou pás para turbinas de maré. A colheita de energia de maré ainda é nova, diz Janssen, mas os primeiros projetos foram concluídos e os resultados são impressionantes. "Turbinas de maré oferecem uma fonte de energia confiável", ele explica. "As marés estão sempre lá, comparado a vento e solar, então você pode prever confiavelmente a potência de saída, o que é chave para empresas de energia." A Holland Composites usa pré-impregnado de fibra de carbono curado em autoclave para estas pás porque as cargas são enormes. "As pás se movem em baixa velocidade mas com alto torque", diz Janssen. "Você quer a máxima tradução de velocidade do rotor no motor para produzir energia, então os fabricantes de turbinas precisam de estruturas fortes mas eficientes que sejam moldadas para obter o máximo de energia possível dos movimentos de maré."

Cada turbina tem duas pás de 3 metros de comprimento e 18 milímetros de espessura. Há cinco turbinas por gerador de maré. "A carga nestas pás de turbina é descrita como igual a um rebocador de 13.600 HP indo a toda potência", diz Janssen, "mas o cliente também precisa de pás que sejam rígidas, leves e de baixa manutenção com boa resistência à fadiga para durabilidade. Aço teria sido muito pesado, tornando os geradores menos eficientes." A Holland Composites fabrica apenas as pás; carenagens, cone de nariz e revestimento não estrutural são feitos por fabricantes de PRF.

Instalação voltada para o futuro

O tour começa na área de laminação, que apresenta uma grande mesa de laminação, peças para os veleiros de performance DNA e uma variedade de foils de PRFC sendo preparados para instalação. O teto é baixo aqui devido a um mezanino para armazenamento de materiais. Isso se abre para um chão de fábrica com pé-direito alto, apresentando uma máquina de corte automatizada Zünd (Altstätten, Suíça) logo além da área de laminação. O cortador tem alcance de corte de 5,7 por 2,8 por 0,3 metros para processar pré-impregnado, fibra seca e materiais de espuma até 25 milímetros de espessura.

A cortadora automatizada Zünd em primeiro plano fornece reforços e espuma cortados para a área de laminação, que pode ser vista ao fundo, à direita, com o mezanino de armazenamento de materiais acima. A área de ferramentaria fechada fica atrás da porta amarela de enrolar, vista aqui atrás do lado do centro de usinagem CMS, que fica ao lado da mesa de corte Zünd.

Virando da cortadora Zünd, caminhamos para uma sala de ferramentaria envidraçada que faz divisa com a área de laminação. Entrando por uma porta amarela de enrolar, há múltiplas ferramentas em processo e peças sendo curadas sob bolsas de vácuo. "Fazemos nossos próprios moldes", diz Janssen. "Para peças de PRFC, usamos PRFC ou alumínio para o ferramental, bem como furos de ventilação para circulação de ar dentro das ferramentas, o que ajuda a garantir cura uniforme em toda a peça."

O centro de usinagem CMS está situado entre a mesa de corte à sua esquerda (fora de vista) e o autoclave (extrema direita, contra a parede).

Saindo da sala de ferramentaria, passamos pelo centro de fresamento CNC de 5 eixos de 5 por 2 por 1,8 metros (CMS SpA, Zogno, Itália) e vemos o autoclave de 6,5 por 2,2 metros (Tankbouw Rootselaar, Nijkerk, Países Baixos). "Tipicamente curamos a 125°C com pressão de 6 bar", observa Janssen.

O autoclave também é visto abaixo com uma ferramenta de PRFC (note furos para ventilação de ar) e grande foil de PRFC sendo curado sob bolsa de vácuo para um veleiro multicasco de performance.

A parede ao lado do autoclave divide a área de produção em duas metades, percorrendo o comprimento do prédio ao longo da sala de ferramentaria. Viramos e passamos por uma porta para a segunda metade da instalação da Holland Composites, que contém uma máquina de corte a jato d'água (alcance de corte 8 por 2 por 0,5 metros), vários fornos de até 15 por 10 por 3,5 metros, e a cabine de pintura de 19 por 12 por 3,5 metros da empresa. "Atualmente, estamos produzindo grandes painéis para um projeto no Catar e uma série de superestruturas de PRFC para os barcos Windcat", diz Janssen.

As superestruturas de PRFC que a Holland Composites produz para os catamarãs Windcat Workboats são pintadas na cabine de pintura de 19 por 12 por 3,5 metros da empresa.

A mais recente instalação da Holland Composites é uma impressora Massivit 3D (Lod, Israel) 1800 Pro com volume de construção de 145 por 111 por 180 centímetros. "Somos parceiros inovando na impressão 3D de moldes usando três cabeçotes de impressão, onde dois imprimem as peles de um sanduíche e o bico central imprime o enchimento ou estrutura de treliça entre eles", explica Janssen. "Usaremos material reforçado com fibra em desenvolvimentos futuros, mas por agora, podemos imprimir ferramentas precisas com fresamento mínimo necessário. Usamos muito menos material e vemos tempos de produção de moldes muito rápidos. Agora temos uma cadeia de processo completa, com a capacidade de ir do design a moldes a peças pintadas em curto período."

Ele observa que a empresa ainda está explorando como aumentar seu uso de automação para avançar ainda mais seus produtos, mas sem elevar custos. "Resum-se a engenhosidade. Somos atraídos por problemas altamente complexos que poucos outros ousam enfrentar, mas como construtores de barcos, sempre tivemos que ser muito criativos com recursos limitados. Para o que fazemos em compósitos, vemos muitas oportunidades no futuro."