Avaliação da frangibilidade de conexões aeronáuticas produzidas por impressão 3D

Abstract

O desenvolvimento tecnológico de dispositivos empregados na aviação é uma atividade onerosa e complexa, que exige a realização de processos de certificação, homologação e autorização, pautadas em normativas internacionais e nacionais. Para atender esse fluxo, a indústria nacional precisa realizar ensaios comprobatórios em laboratórios certificados fora do país, gerando uma dependência técnica e onerando todo o processo. Desenvolver um produto aeronáutico, com inovação de processo em que os ensaios, realizados em solo brasileiro, atendam às normativas vigentes, permite contribuir de forma significativa para o crescimento tecnológico nacional no segmento aeronáutico. Com o objetivo de contribuir com esse desafio, nessa pesquisa, conexões frangíveis de equipamentos, instalados nas áreas de segurança das pistas de pouso e decolagem dos aeroportos, foram modeladas e confeccionados por manufatura aditiva (MA) empregando o copolímero acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e o poliácido láctico (PLA). Corpos de prova produzidos com ambos os polímeros foram manufaturados, empregando 30 e 100% de preenchimento, e caracterizados por inspeção visual, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Dinâmico Mecânica (DMA) e simulação numérica visando avaliar o caráter de frangibilidade dos produtos sob avaliação. Os resultados obtidos foram satisfatórios. A inspeção visual dos produtos demonstrou o atendimento aos parâmetros dimensionais necessários para aplicação no segmento aeronáutico. O desempenho mecânico das amostras de ABS e PLA, obtidas com 30% de preenchimento, foram compatíveis com os obtidos a 100% de preenchimento, sugerindo um ganho de eficiência do uso da matéria prima empregada, em termos de volume/massa-total, sem perdas de propriedades mecânicas exigidas aos componentes, de limites inferior de resistência e frangibilidade quando sob impacto. Isso foi confirmado pelas simulações numéricas, evidenciando desta forma que produtos aeronáuticos, a exemplo de conexões frangíveis obtidas por MA, podem ser produzidos por essa tecnologia atendendo às normativas do segmento aeronáutico. Os resultados também demonstram que há viabilidade tecnológica com potencial redução de insumos, custos produtivos e impactos ao meio-ambiente com o uso de MA como processo de manufatura dos componentes estudados nesta pesquisa. Resultados estes relevantes para a indústria aeronáutica nacional, uma vez que, demonstram viabilidade tecnológica e atendimento às certificações exigidas pelo segmento aeronáutico, tal qual laboratórios nacionais internacionais acreditados, estimulando assim a competitividade da indústria nacional e possibilitando o desenvolvimento de novos produtos para atender ao segmento aeronáutico nacional e internacional.