Aeronáutica usa impressora 3D para criar modelo de motor hipersônico

O Comando da Aeronáutica está usando impressoras 3D para produzir modelos de laboratório de motores aeronáuticos hipersônicos, conhecidos como “scramjet”. Esta é a sigla para supersonic combustion ramjet, assim conhecidos propulsores à combustão. O projeto é uma iniciativa da Divisão de Aerotermodinâmica de Hipersônica (EAH) do Instituto de Estudos Avançados (IEAv).

A equipe conseguiu criar um motor hipersônico por um modelo de manufatura chamada de aditiva, em que há adição de componentes na impressão. “O IEAv decidiu apostar numa manufatura híbrida para desenvolver o motor, por meio da combinação de processos de usinagem convencional e de fabricação aditiva”, explica Israel Rêgo, chefe da subdivisão de ensaios em solo da Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv. O objetivo, afirma, é otimizar o ciclo de pesquisa e desenvolvimento, e também acelerar eventuais atualizações e adaptações, bem como reduzir os custos de manufatura. Com o método, eles acreditam que possam economizar em até R$ 250 mil por ano.

Como modelo híbrido, ele não é completamente feito por impressão 3D. “Em um primeiro momento, o motor scramjet poderá ser utilizado como estágio de propulsão aspirado de foguetes rumo ao espaço. Em um período de tempo maior, ele terá aplicações na propulsão de aeronaves civis ou militares hipervelozes”, diz Rêgo.

Desta forma, o método foi utilizado para a criar basicamente três estágios do motor. O primeiro é de compressão que captura o ar atmosférico para o combustor. O segundo é o próprio combustor do sistema.

Por conta da pressão, é preciso usar um tipo de resina chamada de ULTEN 9085, que tem mais resistência não só mecânica, mas que também dá conta de altas temperaturas. Por fim, o tubo de aceleração que leva o veículo como resultado da propulsão também está sendo feito por impressão 3D. Aqui, o material é o PC-ABS, que pode ser um pouco menos resistente que o ULTEN.

Como modelo de laboratório, o motor ainda não pode ser usado para uso comercial, mas a expectativa é de que, já no ano que vem, possa ser usado para esse fim. “É um antecessor do modelo utilizado para a qualificação de voo, o chamado protoflight. Sua impressão em 3D vai nos possibilitar rever planos de fabricação e montagem dos subsistemas do motor e validar a funcionalidade de suas partes móveis (bypass), de modo ágil e econômico”, explicou o chefe da divisão.

O sistema foi criado com uma impressora 3D Fortus 900mc, da Stratasys, importada pelo IEAv em dezembro de 2015, com o apoio da FINEP. Com isso, o grupo conseguiu  apresentar o artigo Preliminary Studies on Hypersonic Flows Over 3D Printed Models durante o Fórum de Aeronáutica e Espaço, realizado pelo American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) em Orlando, Estados Unidos, em setembro deste ano. O objetivo da apresentação foi mostrar como o Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv tem utilizado a tecnologia para acelerar a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias hipersônicas.