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O Parque Tecnológico de São José dos Campos, no interior paulista, ganhará o primeiro laboratório brasileiro voltado para a pesquisa de estruturas leves. Um dos principais objetivos da iniciativa é ajudar o país a dominar tecnologias essenciais à competitividade no setor aeroespacial internacionalmente, desenvolvendo novos materiais capazes de reduzir o peso das aeronaves.

O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) aprovou na semana passada recursos de R$ 27,6 milhões para o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e para a Fapesp, que terão respectivamente R$ 19,7 milhões e R$ 7,9 milhões para a estruturação do laboratório e para o financiamento de projetos.

O Laboratório de Pesquisas de Estruturas Leves (LabPEL) será instalado em terreno cedido pela prefeitura de São José dos Campos. O IPT será responsável pela operação, pelo plano de negócios e pela manutenção das instalações.

O laboratório começará a operar por meio de quatro projetos de pesquisa financiados pela Fapesp, pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), pelo IPT e pela Empresa Brasileira de Aeronáutica (Embraer).

Aos recursos repassados pelo BNDES, por meio do Fundo Tecnológico (Funtec) – destinado a financiar projetos voltados para o desenvolvimento tecnológico e inovação de interesse estratégico –, somam-se R$ 4,7 milhões da Fapesp, R$ 7,3 milhões do IPT, R$ 8,8 milhões da Finep e R$ 42 milhões da Embraer (em homens/hora). No total, estão previstos R$ 90,5 milhões para a iniciativa.

De acordo com o diretor do Centro de Integridade de Estruturas e Equipamentos (Cintec) do IPT, Luiz Eduardo Lopes, o LabPEL deverá ser concluído dentro de três anos, mas seis meses após o início das obras já haverá áreas em condições de operação.

“É importante ressaltar que, embora o laboratório tenha nascido de quatro projetos com foco na indústria aeronáutica, ele será capaz de desenvolver tecnologias transversais com aplicações, por exemplo, nas indústrias automobilística e de autopeças, petróleo e gás, naval, bélica, de geração e transporte de energia elétrica, construção civil e bens de capital”, disse Lopes à Agência Fapesp.

Segundo ele, no entanto, para a indústria aeronáutica o laboratório terá importância vital. “A maior preocupação da indústria aeronáutica na atualidade é o peso das novas aeronaves. Há uma tendência mundial de aumento da utilização de compósitos nas estruturas que suportam a carga de vôo. O Brasil está ligeiramente defasado no desenvolvimento dessas tecnologias e o laboratório virá em um bom momento para fecharmos essa lacuna”, afirmou.

Em que pese a defasagem brasileira em relação à tendência mundial, de acordo com Lopes, a indústria internacional também não domina plenamente as tecnologias necessárias para aplicação de materiais compósitos no setor aerospacial.

“Os desafios ainda são muito grandes e temos a chance de nos manter alinhados com as tecnologias de ponta. O LabPEL dará ferramentas para que possamos desenvolver essas estruturas. Sem uma iniciativa desse tipo não se pode fazer muita coisa”, apontou.

O aumento na resistência dos materiais estruturais das aeronaves permite o aumento da pressão e da umidade relativa do ar dentro da cabine, melhorando consideravelmente o conforto durante a viagem. O desafio é conseguir essa maior resistência sem aumentar o peso da estrutura.

“Para unir as placas de metal que formam a estrutura são utilizados rebites. Isso exige a sobreposição das placas, o que aumenta o peso da aeronave. Para mudar esse paradigma é preciso incorporar o desenvolvimento tecnológico em um processo de fabricação diferenciado. O LabPEL terá equipamentos para testar e construir esses materiais e será capaz de fazer modelagens e simulações para que essas tecnologias possam ser integradas em processos produtivos”, destacou.

Projetos estruturantes

Segundo o diretor científico da Fapesp, Carlos Henrique de Brito Cruz, o apoio da Fapesp ao laboratório será feito por meio do programa Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE), mantido pela Fundação desde 1995.

“O primeiro projeto aprovado associa à Embraer uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Sérgio Frascino Müller de Almeida, do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), para desenvolver o conhecimento e capacitação para o uso de tecnologias de fabricação de estruturas de materiais compósitos, aplicadas em estruturas aeronáuticas”, disse Brito Cruz.

Os investimentos previstos neste projeto são de R$ 736 mil e US$ 570 mil, feitos pela FAPESP, R$ 10,6 milhões e US$ 701 mil pela Embraer, e contrapartida de R$ 3,4 milhões e US$ 4 milhões do BNDES.

“Outro objetivo do projeto é dominar a concepção, o projeto e o desenvolvimento de estruturas para reduzir de 10% a 15% o peso e em 10% o custo do material metálico utilizado em aeronaves”, afirmou Brito Cruz.

A participação da Fundação na criação do laboratório, no entanto, ultrapassa o apoio a projetos de pesquisa, segundo o diretor científico. “A Fapesp teve um papel determinante na montagem do laboratório, tendo submetido a proposta inicial ao BNDES”, disse.

Outros dois projetos estruturantes do laboratório, encampados pela Embraer, irão investigar procedimentos de fabricação e aferição de desempenho de estruturas metálicas produzidas a partir de ligas e processos de conformação avançados.

O quarto projeto, que será desenvolvido no LabPEL com recursos da Finep, tem foco em novas tecnologias para fabricação de fuselagens com o equipamento Fiber Placement, de deposição automática de camadas de fibras para composição do material.

Segundo Lopes, do Cintec, o diferencial do LabPEL em relação a outros laboratórios gerenciados pelo IPT é que o projeto será assessorado por um comitê de pesquisadores brasileiros e estrangeiros.

“De comum acordo com a Fapesp, criamos um conselho consultivo que se encarregará de manter a compatibilidade da agenda de desenvolvimento tecnológico do laboratório com o que é feito nas principais instituições do mundo nessa área”, explicou.

Lopes afirma que, assim como os outros laboratórios do IPT, o LabPEL ficará disponível para iniciativas de pesquisadores de outras instituições e centros industriais de pesquisa e desenvolvimento.

“O laboratório será instalado em uma planta térrea de cerca de 4 mil metros quadrados. Assim que o BNDES liberar o dinheiro, o IPT encomendará os equipamentos. Parte das máquinas levará um ano e meio para ser entregue, já que se trata de equipamento importado de alta tecnologia”, disse.

Segundo Lopes, a aplicação de fibra de carbono na fabricação de uma peça para a indústria aeronáutica, por exemplo, não pode ser feita a mão, por isso o laboratório necessitará de máquinas de comando numérico que garantam a replicabilidade e a qualidade dos produtos.

“O laboratório terá duas grandes máquinas que permitirão a deposição automática, robotizada, da fibra de carbono para fabricação de peças para diversos tipos de aplicação”, disse. Lopes ressalta ainda que, além dos materiais compósitos, o laboratório trabalhará também com materiais metálicos.

Fonte: Agência Fapesp - 09/06/08
 

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Embraer prepara-se para fabricar avião do futuro investindo em

Janaína Simões


Uma coisa já se sabe hoje sobre o avião do futuro: ele terá de ser mais leve que os atuais — para economizar combustível e poluir menos. A Embraer, uma das quatro maiores fabricantes de aviões do mundo, já começou a trabalhar para, no futuro, deixar mais leves — e também mais seguros e resistentes — seus jatos voltados para aviação regional e executiva. Para desenvolver os materiais de que vai precisar, a empresa tomou a decisão de aliar-se a um instituto de pesquisa e investir R$ 42 milhões no Laboratório de Pesquisas de Estruturas Leves (LEL), a ser instalado no parque tecnológico de São José dos Campos, interior de São Paulo. O lugar da companhia no futuro poderá passar por esse laboratório.

A aplicação de compósitos para produção de estruturas leves também é promissora para outros setores além do aeronáutico. Na Fórmula 1, por exemplo, a equipe McLaren projetou um carro feito totalmente em compósito ainda em 1981, o modelo MP4-1. O Carrera GT, da Porsche, um carro de rua, mas no estilo superesportivo por atingir alta velocidade, também usa compósito.

Os aviões de hoje

A busca por diminuir o peso dos aviões já começou. Hoje, a maior parte da estrutura deles é construída com titânio, aço e alumínio. Mas as fábricas já utilizam outros materiais, à base de plástico e fibra de carbono, para deixar as aeronaves comerciais mais leves. Essas combinações de plásticos e fibra de carbono são chamadas de "materiais compósitos", de menor peso e grande resistência. Estudos mostram que no Boeing 777, por exemplo, 70% do peso é alumínio; 11%, aço; 7%, titânio; e 11% são materiais compósitos. No Airbus A-380, o maior avião de passageiros do mundo, com três andares e capacidade para 555 pessoas, 61% do peso é alumínio; 3%, aço; 7%, titânio; e 25% são compósitos. Já no Embraer 170, com capacidade para 70 a 80 assentos, a proporção de alumínio no peso é maior do que nos aviões dos concorrentes — 81% —, enquanto a proporção de compósitos é menor: 13%.

A tendência, para o futuro, é que compósitos mais bem adaptados à função que vão preencher na estrutura do avião, com mais resistência ou durabilidade ou leveza, possam substituir mais alumínio e aço na composição dessa estrutura. Descobrir que combinações levam a compósitos mais úteis que outros materiais e testá-los, aplicando-os nas estruturas, são os problemas que a Embraer quer enfrentar, com a ajuda do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), para rapidamente aumentar a percentagem de compósitos no peso de seus aviões.

Os desafios do LEL

Luiz Eduardo Lopes, do IPT, que está coordenando a implantação do LEL no parque tecnológico de São José dos Campos, exemplifica o tipo de desafio que o novo laboratório vai enfrentar. "Sabemos fazer um avião fabricado com alumínio rebitado, mas como vamos unir pedaços de compósitos a materiais metálicos? Vamos colar, soldar por atrito? Há uma série de processos relativamente recentes para estudar e incorporar aos produtos novos", aponta.

O LEL não fará pesquisa e desenvolvimento apenas sobre estruturas feitas em compósito. Materiais metálicos, como o alumínio, também serão foco dos estudos a ser executados no laboratório. Essas estruturas podem ter aplicações diversas: da fuselagem de um avião a uma prótese para implante no corpo humano. Dois dos projetos de pesquisa que já estão se iniciando, financiados inteiramente pela Embraer, relacionam-se a materiais metálicos. Esses projetos serão feitos em parceria com a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) e com a Unicamp, cada uma responsável pela coordenação de um projeto. Um outro projeto de pesquisa, coordenado pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pelo próprio IPT, estudará compósitos diretamente.

A infra-estrutura do LEL

O LEL ainda não está pronto para funcionar. Na primeira semana de junho, o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) aprovou o financiamento de mais R$ 27,6 milhões para o laboratório. Depois da Embraer, o banco é o maior financiador do laboratório. A Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), ligada ao governo federal; a Fapesp, do governo paulista; e o próprio IPT também estão investindo para completar os R$ 90,5 milhões necessários para equipamentos, obras e financiamento da atividade de pesquisa.

A previsão é de que o laboratório fique 100% pronto em três anos. Na área de 4 mil metros quadrados reservada para o LEL no parque tecnológico de São José vão começar a ser construídos e montados equipamentos complexos. Lopes, do IPT, conta que alguns daqueles que serão usados na pesquisa sobre compósitos podem demorar um ano e meio para ser fabricados. Já os equipamentos para estudos relacionados a materiais metálicos, como caracterização, por exemplo, serão montados rapidamente.

Ele conta também que duas áreas mais sofisticadas do laboratório demorarão mais tempo para ser concluídas, ambas relacionadas a estudos de estruturas que usam compósitos. Uma é a sala limpa, no jargão aeronáutico chamada de sala branca. Nela há especificações quanto a tamanho de partículas que podem estar presentes no ar, temperatura, umidade, entre outros parâmetros. Essa sala abrigará equipamentos muito grandes: tem 1,2 mil metros quadrados e sete metros de altura.

Outra área complexa da estrutura é o auto clave. Nesse equipamento é feita a chamada cura do material compósito, ou seja, trabalha-se com temperatura e pressão controladas para que a peça enrijeça sem haver deformações, bolhas etc. "É um equipamento difícil de operar. A Embraer tem dois deles, grandes. O nosso é de porte menor, servirá para os pesquisadores poderem fazer a cura das estruturas que estão estudando dentro do próprio laboratório. Sem ele, teríamos de usar um equipamento de outra instituição ou empresa", diz Lopes.

Outro exemplo são os robôs usados para a montagem das chamadas estruturas primárias, como a estrutura dorsal de um avião. A fibra de carbono, parecida com um rolo de fita colante para caixas de papelão, precisa ser depositada sobre uma matriz de plástico para formar o compósito. Essa deposição não pode ser feita manualmente, pois a precisão é de menos de milímetros. Nada pode ocorrer no material; uma pequena bolha já prejudica suas características e, para aviação, isso pode significar risco de acidente.

No futuro, o LEL deverá, inclusive, pesquisar como fazer compósitos com a chamada matriz termoplástica, um material que pode ser amolecido e retrabalhado. Hoje, os compósitos são feitos com matriz plástica termorrígida: uma vez que o compósito assume uma forma final, não é mais possível derretê-lo e reaproveitá-lo. Ele pode ser picado e reaproveitado, mas não mais como um compósito para estruturas leves e resistentes produzidas para os aviões e automóveis. Os compósitos de matriz termoplástica dispensam o uso do auto clave porque podem ser retrabalhados.

De imediato, o laboratório terá capacidade de trabalhar desde amostras a testes com protótipos que estejam próximos de uma aplicação comercial. Patentes e pagamento de royalties sobre o licenciamento das tecnologias eventualmente geradas serão tratadas em acordos, caso a caso, com os parceiros.

A história do LEL

Há cerca de dois anos, a Embraer procurou a Fapesp e explicou seu interesse em pesquisar estruturas leves. A fundação percebeu que o tema era de grande importância estratégica para a empresa e identificou uma capacitação limitada nas empresas e universidades brasileiras no que se refere ao assunto. "Vimos que as grandes empresas aeronáuticas — Boeing, Airbus, Bombardier — publicam artigos científicos e registram esforços próprios de pesquisa e desenvolvimento nessa área há pelo menos uma década e meia", conta Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da Fapesp.

Entendendo a importância estratégica da pesquisa e desenvolvimento em estruturas leves, a Fapesp sugeriu à Embraer a mobilização de vários financiadores para a criação de um laboratório que suportasse esses estudos. Conversou, então, com BNDES e Finep. O banco abriu a linha Fundo Tecnológico (Funtec), destinada a projetos feitos em parceria entre fundações de amparo à pesquisa, universidades e centros de pesquisa, e empresas. Desse programa do BNDES vieram os R$ 27,6 milhões iniciais para o LEL.

A Embraer, por sua vez, identificou o IPT como um centro nacional com experiência e estrutura para participar do projeto. O instituto aceitou o desafio de gerenciar a implantação e operar o novo laboratório em São José dos Campos. "Por lei, a Fapesp não pode ter laboratório, fazer atividade de pesquisa e desenvolvimento", justifica Brito Cruz. O IPT e a Fapesp trabalharam juntos na elaboração do projeto de constituição do LEL apresentado ao BNDES. Já a Embraer trabalhou com os pesquisadores na elaboração dos projetos de pesquisa estruturantes, aqueles que dariam início às atividades do laboratório. "O fato de o laboratório poder atender outros setores econômicos, além do aeronáutico, é um elemento muito importante. O IPT tem trabalhado intensamente nisso", conclui o diretor científico da Fapesp.
 
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