Estudo de processo de fabrico avançado para estruturas aeronáuticas compósitas

• Autor(a) principal: Silva, João Pedro Ferreira da
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/14638
• topic: Aeronáutica; Materiais Compósitos; Processos de moldação liquida; Fora-do-autoclave; Simulação de processo; One-Shot; Resin Transfer Molding; Aeronautics; Composite Materials; Liquid Composite Moulding; Out-of-Autoclave; Process Simulation; Construções Mecânicas

Os processos de produção de componentes estruturais em compósito com cura em autoclave são atualmente os eleitos pelos principais fabricantes de equipamento original (OEMs) de aeronaves do mundo, contudo, estes apresentam elevados investimentos de capital, de custos operacionais e de tempo. A crescente aplicação de materiais compósitos na indústria aeronáutica denuncia a necessidade de se explorarem processos alternativos fora do autoclave (OoA). Este estudo propõe-se a explorar os principais processos de fabrico e materiais utilizados na produção de estruturas aeronáuticas compósitas primárias e integradas, culminando no desenvolvimento e simulação de um processo alternativo. Os materiais selecionados foram caracterizados recorrendo a ensaios mecânicos, de processabilidade, de viscosidade e de permeabilidade. Com vista à análise dos processos de fabrico e a uma compreensão da influência das variáveis de processo, foi aplicado o método de Taguchi no desenho de experiências e realizada uma análise à variação da espessura, volume de fibra e vazios. Para validação do processo a implementar foi definido um componente demonstrador de processo e realizada uma simulação numérica do mesmo, recorrendo ao software PAM-RTM. Dos resultados obtidos pela comparação de processos destaca-se a relação direta de proporcionalidade entre a variação de espessura na formação de vazios, bem como a influência da compactação na obtenção de componentes com elevado volume de fibra. O processo resin transfer molding (RTM) em conjunto com os materiais selecionados permitiu atingir consistentemente volumes de fibra superiores a 60% e volume de vazios inferior a 2%, revelando-se uma opção viável à produção fora do autoclave. A simulação numérica do processo permitiu validar a capacidade de produção de uma estrutura aeronáutica One-Shot por RTM, reforçando potencial de redução de custos da solução. Apesar do trabalho aqui apresentado em torno da simulação dos processos ter sido suportado ao nível do estado da arte (literatura e software), é essencial dar continuidade à investigação de novos métodos que garantam maior precisão na determinação das propriedades fundamentais aos modelos constitutivos, nomeadamente, ao nível da permeabilidade dos reforços.