Instituto de Estudos Avançados da FAB adota solução Stratasys para prototipagem de modelos de ensaio e componentes aeroespaciais

O Instituto de Estudos Avançados (IEAv), da Força Aérea Brasileira, acaba de comprar, para sua Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica Experimental, uma Stratasys Fortus 900 mc. Esta impressora 3D da Stratasys é o maior e mais robusto equipamento de manufatura aditiva, com a tecnologia FDM, disponível no mercado mundial, tendo capacidade de produção de peças complexas de grande porte, com alta precisão e agilidade.

A Stratasys Fortus 900mc foi adquirida pelo IEAv para produção de modelos de aeronaves e motores hipersônicos a serem utilizados em projetos de viabilização de voos aeroespaciais, especialmente para colocação de cargas úteis (satélites) no espaço. Tratam-se de protótipos com geometrias diferenciadas, curvaturas, concavidades e que não podem ter emendas, com alta precisão e elevada complexidade. Isto porque são submetidos a rigorosos testes laboratoriaisÂncora em termos de velocidade, temperatura, pressão, entre outros.

Com a missão de ampliar o conhecimento científico e o domínio de tecnologias estratégicas para o desenvolvimento aeroespacial brasileiro, o IEAv conta com um sofisticado laboratório de pesquisas em hipersônica desde 1985. Neste espaço, foram realizados diversos estudos, principalmente sobre aeronaves que operam em velocidades hipersônicas, com experimentos em túneis de choque hipersônicos (túneis de vento que reproduzem as condições de pressão, temperatura, densidade e velocidade de voos na atmosfera terrestre em velocidades muito superiores a do som). “Agora, com este novo equipamento da Stratasys, conseguiremos ampliar nossa produtividade em pesquisa, devido à flexibilidade propiciada, e otimizar a utilização de recursos”, afirma Dr. Israel da Silveira Rego, pesquisador assistente da divisão de “Aerodinâmica e Hipersônica Professor Henrique T. Nagmatusu, do IEAv”.

Até 2015, sempre que o IEAv precisava produzir um modelo de ensaio em solo, depois de ser criado pela equipe de engenheiros, era necessário fazer uma licitação e depois aguardar até seis meses pela usinagem do modelo de ensaio e componentes, conforme a complexidade, para só então os testes serem feitos e se verificar a viabilidade de utilização aeroespacial. Caso os resultados indicassem a necessidade de ajustes no modelo de ensaio ou componentes, o estágio da pesquisa podia ser atrasado em meses, pois nem sempre é possível ajustar de forma adequada em um produto usinado.

“Nós precisávamos de agilidade para acelerar nossos experimentos e obter resultados práticos. Por isso, começamos a pesquisar alternativas para a produção de modelos de ensaio e componentes, e conversamos com a Stratasys no início de 2015. A empresa, por intermédio de sua representante SKA no Brasil, considerou nosso desafio interessante e nos propôs um período de testes com a Stratasys Fortus 900mc”, explica Rego. Segundo ele,  a iniciativa da Stratasys foi muito interessante porque possibilitou que a equipe aprendesse a utilizar a Fortus 900mc e testasse diferentes protótipos in loco.

O experimento desenvolvido em manufatura aditiva, que foi fundamental para a decisão de compra, foi a produção de uma rampa de entrada de um motor de aeronave com 15º de inclinação, que precisa ter furos para a passagem do gás combustível nele injetado. O objetivo era submeter esta rampa a testes de resistência mecânica e de interação da onda de choque, com o acabamento superficial produzido pela tecnologia FDM de impressão 3D. O uso da prototipagem rápida possibilitou verificar sua versatilidade e constatar que, para criar um novo injetor, cujas características de geometria com cavidades interligadas e furos em diferentes dimensões, a construção em 3D seria diferencial.

“A disponibilidade do equipamento permitiu ao IEAv ter certeza de que é possível realizar experimentos criteriosos com protótipos impressos em 3D, submetendo-os a cargas térmicas e mecânicas, para obter dados aerotermodinâmicos confiáveis”, afirma Rego. De acordo com os pesquisadores do IEAv, com a compra efetiva do equipamento agora, a instituição está começando a testar modelos híbridos (protótipos em materiais 3D com revestimento e/ou peças metálicas simples acopladas) para ampliar a resistência e a eficiência de determinados aparatos.

“Esta nova forma de prototipagem está nos dando maior flexibilidade, confiabilidade e agilidade, a um custo significativamente menor. A tecnologia de impressão 3D está redefinindo nossos limites laboratoriais, abrindo novas possibilidades e vertentes de pesquisa”, ressalta o Dr. Antonio Carlos de Oliveira, pesquisador sênior da divisão do IEAv e gerente do projeto de pesquisa FINEP responsável pela aquisição da Stratasys FORTUS 900.

Com a aquisição da Stratasys Fortus 900mc, o IEAv pode agora ter protótipos de alta complexidade e resistência para testes em uma semana, produzidos dentro de seu próprio laboratório, o que pode vir a representar anos de avanço no desenvolvimento das pesquisas aeroespaciais nacionais.

“Ampliamos consideravelmente nossa produção científica com a possibilidade de criação e manufatura aditiva rápida de diferentes protótipos para testes em nosso laboratório. Além disso, ganhamos o benefício adicional de garantir o sigilo de inovações e a segurança dos projetos de defesa e aeroespaciais, que desenvolvemos”, completa Oliveira.

A Stratasys Fortus 900mc é reconhecida no mercado global por proporcionar grande agilidade de produção de protótipos funcionais, peças de produção, gabaritos, dispositivos fixos e ferramentas de fábrica com inigualável precisão, escalabilidade e previsibilidade, o que resulta em um excelente e rápido retorno sobre o investimento.

“Ficamos honrados em poder oferecer um equipamento robusto e sofisticado, como a Fortus 900mc, para auxiliar em projetos de pesquisa aeroespacial de ponta da Força Aérea Brasileira. Tenho convicção de que a evolução deste projeto trará grandes benefícios ao País e que, como segue padrões de qualidade mundiais, será mais uma referência do potencial da impressão 3D para o setor aeroespacial mundial, no qual já contamos com importantes clientes”, enfatiza Paulo Farias, diretor geral da Stratasys no Brasil.

 Wilson do Amaral Neto, engenheiro de Aplicações da SKA, representante da Stratasys no Brasil, acredita que o sistema de produção 3D da Fortus 900 habilita o IEAv para obter ganhos significativos em termos de melhoria de produtos e processos, equivalentes aos da Airbus e da NASA. “Os centros de pesquisa podem, assim como a indústria brasileira, contar com as mesmas tecnologias modernas para criar designers mais elaborados e processos mais rápidos e precisos em impressão 3D, utilizando materiais avançados, como ABS, Nylon 12, Policarbonato e até ULTEM, completa Amaral Neto.