Impressora 3D viabiliza protótipos de aeronaves econômicos

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Criação do modelo para a impressora 3D (Imagem: IEAV/Agência Força Aérea)

Projetos desenvolvidos na Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAV) contam com tecnologia 3D para construir modelos em escala de aeronaves e peças experimentais de hipersônica.

Os modelos são usados em ensaios em túnel de choque, capazes de suportar cargas mecânicas e térmicas para produção de dados aerodinâmicos confiáveis.

“Tradicionalmente, nossos experimentos sempre exigiram muito tempo e recursos, o que representava grande óbice ao andamento dos projetos envolvidos. É isso que está mudando com a utilização deste equipamento”, explicou o capitão-engenheiro Giannino Ponchio Camillo, da Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAV.

Atualmente o Instituto é a única instituição de pesquisa da América Latina que possui um equipamento de prototipagem 3D deste porte, uma Stratasys – Fortus 900 mc. O novo recurso, em teste desde dezembro de 2015, passou a ser aplicado neste ano na confecção dos protótipos das peças experimentais. De acordo com o pesquisador responsável pela Subdivisão de Hipersônica Experimental, doutor Israel da Silveira Rego, a tecnologia 3D permitiu mais qualidade no suporte aos desenvolvimentos experimentais em hipersônica no Brasil, além de manter a segurança das informações dos projetos sensíveis.

Retirada do modelo impresso. (Imagem: IEAV/Agência Força Aérea)
Retirada do modelo impresso. (Imagem: IEAV/Agência Força Aérea)

“Em comparação aos convencionalmente usinados em metal, os modelos prototipados podem apresentar até 90% de economia em custo e mais de 80% de redução de peso, facilitando seu manuseio e instalação nos túneis de choque”, detalhou o pesquisador.

O tempo de produção dos modelos também foi reduzido. O processo anterior que emprega usinagem em metal, como por exemplo, o aço, envolvia de quatro a seis meses até a entrega do modelo para montagem nos túneis, pois envolviam fornecedores externos que dependiam de processos licitatórios. “Os modelos preparados para impressão neste novo equipamento estão prontos para uso em menos de uma semana. Além disso, estamos salvaguardando informações eventualmente sensíveis dos projetos relacionados”, explicou o capitão Giannino.

A impressora de prototipagem rápida 3D é de grande porte, com capacidade para produzir peças de quase um metro de comprimento, com precisão de 0,09 milimetros, em 12 diferentes materiais termoplásticos.

Término do modelo impresso. (Imagem: IEAV/Agência Força Aérea)
Término do modelo impresso. (Imagem: IEAV/Agência Força Aérea)

As equipes têm explorado as capacidades da impressora para obter modelos com geometria complexas, como é o caso de um modelo de rampa com injeção de combustível. De acordo com o capitão Giannino, o módulo de injeção de combustível tem uma disposição interna bastante elaborada e seria impossível usina-lo a partir de uma peça sólida de metal.

“Vale destacar que a injeção de combustível em um escoamento com velocidade maior que a velocidade do som, caso em estudo nos projetos CSLaser e PROPHIPER, pode ser elencada como um dos maiores problemas no projeto de um motor a combustão supersônica, pois a interação entre o combustível injetado e o escoamento externo gera diversos efeitos secundários”, disse Giannino.

Modelo experimental do veículo aéreo hipersônico 14-X (Imagem: IEAV)
Modelo experimental do veículo aéreo hipersônico 14-X (Imagem: IEAV)

O equipamento foi adquirido por meio de recursos do Projeto Combustão Supersônica Assistida por Laser com Aplicação Aeroespacial gerenciados pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), empresa pública brasileira de fomento à ciência, tecnologia e inovação. Foram investidos aproximadamente R$ 1,4 milhão.

Ivan Plavetz