A Airbus está a avançar na aplicação industrial da impressão 3D em titânio para a produção de componentes estruturais de aeronaves, recorrendo a uma tecnologia de fabrico aditivo conhecida como wire-Directed Energy Deposition (w-DED).
O processo permite fabricar peças de grande dimensão com menor desperdício de material, em comparação com os métodos tradicionais de fabrico subtrativo.
Ao contrário das técnicas convencionais, que partem de blocos maciços de metal posteriormente maquinados, o w-DED utiliza fio de titânio para “crescer” as peças camada a camada, aproximando-se desde logo da forma final pretendida.
© Airbus
Como funciona o processo w-DED
A tecnologia baseia-se num braço robótico multieixos equipado com um carretel de fio de titânio. Uma fonte de energia funde o fio à medida que este é depositado com elevada precisão, seguindo um modelo digital tridimensional. O resultado é um componente em near net shape, ou seja, muito próximo das dimensões finais, que apenas necessita de uma fase de maquinação reduzida.
Embora o processo seja visualmente semelhante à soldadura, distingue-se pelo controlo digital rigoroso e pela construção progressiva da peça em três dimensões.
A adoção do w-DED abre também caminho ao conceito de designed for DED. Em vez de projetar conjuntos complexos compostos por várias peças a unir posteriormente, os engenheiros podem conceber componentes únicos, mais integrados e otimizados, fabricados numa só etapa.
Esta abordagem permite simplificar cadeias de abastecimento, reduzir operações de montagem, encurtar ciclos de produção e explorar novas soluções de design estrutural.
Da impressão de pequenas peças a componentes estruturais
A impressão 3D metálica já é utilizada no setor aeronáutico há cerca de uma década, sobretudo através de sistemas de powder-bed, adequados para peças de pequena dimensão. O w-DED permite ultrapassar essa limitação, viabilizando a produção de componentes estruturais em titânio com comprimentos até sete metros.
Além da escala, o processo apresenta ganhos significativos de produtividade, passando de taxas de produção de algumas centenas de gramas por hora para vários quilogramas por hora. Esta evolução aproxima a impressão 3D da produção industrial em série de grandes componentes para aeronaves comerciais.
Redução do desperdício de titânio
O titânio é um material crítico na aeronáutica devido à sua resistência mecânica, baixo peso e compatibilidade com estruturas em compósitos de fibra de carbono. No entanto, trata-se de uma matéria-prima de elevado valor.
Nos métodos tradicionais de forjamento e maquinação, a eficiência do material é avaliada através do rácio buy-to-fly, que compara a quantidade de matéria-prima adquirida com a que efetivamente integra a aeronave. Em processos convencionais, entre 80% e 95% do titânio pode acabar como desperdício reciclado.
Com o w-DED, esse desperdício é largamente evitado, uma vez que a peça é produzida próxima da geometria final, reduzindo drasticamente a quantidade de material removido na fase de acabamento.
Maior agilidade no desenvolvimento de aeronaves
Outro fator relevante é a redução dos prazos de desenvolvimento. O forjamento tradicional exige ferramentas complexas, com tempos de fabrico que podem ultrapassar dois anos e elevados investimentos iniciais. No fabrico aditivo, a geometria da peça é definida por software, permitindo reduzir os prazos para poucas semanas.
Esta flexibilidade é particularmente importante nas fases iniciais de desenvolvimento de novas aeronaves, quando os projetos ainda estão sujeitos a alterações e otimizações.
Primeira aplicação em série no A350
A Airbus iniciou recentemente a integração em série de peças produzidas por w-DED na zona envolvente da porta de carga do A350. As peças, desenvolvidas pela Airbus, foram impressas por um fornecedor qualificado utilizando tecnologia w-DED por plasma, inspecionadas por ultrassons pela Testia, em Bremen, e posteriormente maquinadas e instaladas nas fábricas da Airbus.
Os componentes são funcional e geometricamente equivalentes às peças forjadas que substituem, permitindo desde já reduções de custo. A médio e longo prazo, a Airbus prevê alargar a aplicação desta tecnologia a componentes mais críticos, incluindo estruturas de asa e elementos do trem de aterragem.
