Filament Winder da Roth Permite Economia Significativa de Peso e Custo para Veículo Lançador Ariane 6

Um dos maiores sistemas de filament winding do mundo começará em breve a fabricar componentes para o veículo lançador espacial Ariane 6, que deverá transportar satélites para órbita terrestre para a Agência Espacial Europeia (ESA) já em 2020. Projetado pela Roth Composite Machinery (Steffenberg, Alemanha) em estreita cooperação com o cliente da Roth, Avio (Colleferro, Itália), um fabricante líder de sistemas de propulsão espacial, o massivo conjunto de máquinas de filament winding da Roth permitirá à Avio produzir, entre outros componentes, os invólucros externos para foguetes boosters do Ariane 6 — os motores de propulsão de levantamento para o sistema de lançamento.

Benefícios dos Compósitos no Ariane 6

Os invólucros de motor e muitos outros componentes de veículos lançadores, hoje, são construídos com compósitos leves. Como os invólucros são tipicamente cilíndricos, o filament winding é comumente o processo de escolha, mas processos de pré-impregnado também são usados para alguns componentes. Invólucros de booster de compósito de carbono filament wound substituirão, no Ariane 6, os invólucros de aço atualmente usados nos veículos Ariane 5 em serviço ativo. O uso de compósitos, neste caso, reduzirá o peso dos estágios de booster do Ariane 6, comparados aos de seu predecessor, em até 35%. Seu uso nos níveis atuais também terá impacto marcante no custo operacional geral do sistema Ariane 6: As despesas por tonelada de carga devem cair em até 50%.

Especificações do Sistema

Avio e Roth supostamente fizeram bom uso de sua experiência comum de projetos anteriores relacionados à fabricação de foguetes Ariane 5 e Vega. Consequentemente, o novo centro de filament winding tem comprimento máximo de 17m, grande diâmetro de trabalho (3,6m), e é capaz de suportar um mandril de enrolamento que pesa aproximadamente 120 MT. O sistema é equipado com três carruagens que suportam três diferentes processos de enrolamento; cada carruagem tem comprimento de 7,4m e pode mover-se até 90m por minuto.

A primeira carruagem é usada para enrolar fita de proteção térmica no mandril em construção compósito sem molde (primeira camada dentro do booster). Após a vulcanização da fita, o processo de enrolamento de towpreg é efetuado usando a segunda carruagem. A terceira carruagem é equipada com uma cabeça de alimentação de fibra para colocação automatizada de fitas (ATL) — um recurso pelo qual a Avio busca proteção por patente. Esta tecnologia permite deposição precisa de fita em formas geométricas complexas para as partes de fixação dos boosters. Fitas são cortadas e aparadas por meio de uma cabeça de corte ultrassônica. A tecnologia ATL foi desenvolvida pela Avio junto com a Roth e outro parceiro baseado na Itália.

Os boosters do Ariane 6 têm 15m de comprimento com diâmetro de até 3,6m. Dependendo do tamanho e peso da carga útil, dois ou quatro boosters por foguete, preenchidos com combustível sólido, garantirão impulso suficiente para a primeira fase de voo. Manfred Roth, presidente da empresa familiar Roth Industries, à qual a Roth Composite Machinery pertence, diz sobre o mais recente movimento da empresa: "No setor de compósitos, pertencemos aos líderes de mercado mundial."