PASSARO: Pioneiro em Cockpits Compósitos One-Shot, Fora de Autoclave para Clean Sky 2

O projeto PASSARO (caPAbilities for innovative Structural and functional testing of AeROstructures) visa desenvolver novos materiais multifuncionais — integrando isolamento acústico e resistência a impacto de alta energia — e soluções de inspeção para novo cockpit compósito fabricado em one-shot e complementado com tecnologias fora de autoclave (OOA) como consolidação in-situ de compósito termoplástico e infusão de resina líquida. Este cockpit compósito foi desenvolvido pela Airbus Defence and Space (Madri, Espanha) durante o Clean Sky 1, baseado na aeronave C295. O projeto também visa a automação de processos de fabricação, bem como novas abordagens de teste baseadas em conceitos da Indústria 4.0 e desenvolvimento de conceitos ergonômicos avançados promovendo conforto do piloto e interface homem-máquina aprimorada.

O projeto PASSARO, parte da plataforma Airframe do Clean Sky 2, começou em julho de 2016 com duração total de 48 meses. Compreende onze parceiros de Portugal e Espanha trabalhando em colaboração próxima com a Airbus Defence and Space.

FONTE: Clean Sky 2

Sinergias com projeto regional MOSHO de Portugal

Muitos projetos Clean Sky 2 (CS2) compartilham sinergias com iniciativas regionais de membros da UE (ex: CORAC na França). O projeto PASSARO promoveu atividades complementares com iniciativas nacionais de P&D portuguesas. O projeto MOSHO (Soluções avançadas para materiais de impacto, reparo de aeroestruturas compósitos e seu monitoramento) complementa atividades do PASSARO nas quais alguns dos parceiros estão envolvidos e é apoiado pela ADS (Airbus Defence and Space) como coordenador do Clean Sky 2 para o ITD Airframe. O projeto desenvolverá e integrará soluções avançadas para reparo de aeroestruturas compósitos.

Figura 3: Escopo técnico do projeto MOSHO FONTE: https://www.cleansky.eu/commissioner-moedas-meets-passaro-at-isq

Robôs colaborativos do PASSARO reduzem tempo de ciclo de hand layup em até 70%

Como parte dos objetivos do projeto PASSARO de pesquisar e desenvolver como empregar robôs colaborativos na fabricação de compósitos, o projeto OPTIMAL desenvolveu uma solução automatizada prática e custo-efetiva para substituir o hand lay-up tradicional, usando materiais qualificados.

Tradicionalmente, a fabricação de componentes compósitos usando prepreg é essencialmente uma atividade artesanal, mas passos estão sendo dados rumo à automação. Durante a última década, várias soluções automatizadas de lay-up surgiram para peças de geometria relativamente simples. Estas soluções são frequentemente bastante caras, e comumente exigem que as fábricas sejam projetadas do zero para sua instalação. Elas tipicamente requerem ambientes especiais na forma de células isoladas com sistemas de segurança dedicados. Como alternativa, robôs colaborativos (cobots) poderiam ser integrados aos fluxos de trabalho de fabricação existentes para automatizar algumas tarefas e melhorar a produtividade sem mudar drasticamente o ambiente circundante.

Robôs industriais são rápidos, fortes e têm precisão e repetibilidade excepcionais, mas são desenvolvidos visando apenas a otimização do resultado final. Em comparação, cobots são mais lentos, menos precisos e manipulam cargas menores, mas têm o necessário para automatizar tarefas simples, especialmente junto com humanos, a custo consideravelmente menor. Cobots têm sensores de carga que detectam os menores impactos e param com segurança.

O objetivo da OPTIMAL ao desenvolver tecnologias cobot é melhorar sua própria capacidade, e a de outras empresas, de oferecer produtos mais repetíveis, de maior qualidade, em grandes quantidades e a preços menores.

Dentro do Work Package 10 do projeto PASSARO, três etapas principais foram desenvolvidas usando robôs colaborativos:

1. Coleta e classificação de ply, diretamente do cortador automatizado de ply;
2. Descascamento de ply usando uma célula dedicada;
3. Posicionamento e empilhamento de ply em uma ferramenta.

Para implementar estas atividades, uma célula foi desenvolvida que recebe plies de prepreg do cortador de ply e automaticamente descasca e empilha eles sobre um molde.

Robôs colaborativos usados para fabricação de compósitos no projeto PASSARO. FONTE: ISQ Group

Tarefas de posicionamento e empilhamento são completadas pelo braço do robô usando copos de sucção especiais para manipulação de prepreg. O descascador é uma máquina mais complexa, utilizando ar comprimido para descascar o prepreg, que é protegido por dois revestimentos — tipicamente um plástico e um papel, ou simplesmente por dois plásticos. O conceito de descascamento baseia-se no fato de que materiais diferentes tendem a vibrar em frequências diferentes quando o mesmo estímulo é aplicado. As diferentes frequências de vibração produzem bolsas de ar entre o prepreg e as camadas de cobertura. O ressonador de placa ajusta a amplitude de vibração para diferentes materiais. Este protótipo pôde atingir taxas de descascamento com sucesso próximo a 100% para materiais específicos e precisão de empilhamento de ± 0,5 mm, em cada um dos dois graus de liberdade no plano do molde, e ± 0,1° em rotação.

A abordagem modular adotada para este sistema o torna independente das dimensões do ply. A largura é coberta adicionando mais módulos de descascamento paralelos e o comprimento ajustando a faixa de abertura do descascador. Esta tecnologia, quando comparada com um operador humano, oferece uma clara melhoria em precisão do processo, repetibilidade e especialmente tempo de ciclo, com reduções de até 70%.

Autores: António Reis, Nicole Cruz, Marco Neves (OPTIMAL) e Rubén Buelga Sanchez (ADS). Para mais informações, contate:
INEGI
Campus da FEUP
Rua Dr. Roberto Frias, 400
4200-465, Porto, Portugal
Tel: (+351) 229 578 710
Email: passaro@inegi.up.pt