Inovação aeroespacial

IPT
14/06/2018

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Desenvolver e produzir um subsistema completo de propulsão para um satélite é o objetivo da Fibraforte, empresa do setor aeroespacial sediada na cidade de São José dos Campos, em um projeto financiado com recursos do programa de subvenção econômica da Finep para apoio ao Acordo de Transferência de Tecnologia Espacial (ToT), que foi introduzido pela Agência Espacial Brasileira (AEB) na compra pelo governo do Satélite Geoestacionário de Defesa e Comunicações Estratégicas (SGDC). A construção de uma série de modelos do tanque de propelente (combustível) para o subsistema está sendo feita na prensa de conformação superplástica e conformação a quente, que está instalada no Núcleo de Estruturas Leves do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).

A Finep e a AEB selecionaram em 2015 cinco empresas brasileiras em diferentes áreas de conhecimento para transferência de tecnologia pela empresa vencedora da concorrência internacional para fornecer o SGDC, a Thales Alenia Space. A Fibraforte foi uma delas, dentro de um contrato na área de propulsão para satélites.

Segundo Luis Felipe Pini, tecnologista na área de Engenharia & Desenvolvimento da Fibraforte, a companhia está, desde 2016, desenvolvendo o subsistema de propulsão completo para um satélite de pequeno porte e de órbita baixa. Um satélite é composto tipicamente de um corpo básico (bus) no qual se encontram as baterias, os painéis solares, os circuitos de telemetria e a parte de propulsão, e a carga útil (payload), composta pelos equipamentos que compõem a missão, câmaras, sensores e experimentos científicos – é no bus que se concentra o projeto da Fibraforte.

O subsistema de propulsão é composto de uma série de elementos, como motores, válvulas, sensores, transdutores de pressão e o tanque de propelente líquido, que é o escopo do projeto executado pela empresa no IPT. O tanque é o reservatório de armazenamento embarcado no satélite que possui capacidade volumétrica de acordo com a missão programada, sendo um dos componentes mais sensíveis porque deve ser o mais leve possível e aguentar a maior pressão para uma determinada carga.

O tanque será esférico nesse projeto; para a construção de cada hemisfério, a equipe da Fibraforte estudou diversos processos, dos quais a conformação superplástica se mostrou a mais viável. O titânio foi o material escolhido por ser o mais usado na indústria internacional. “Antes do início da produção dos modelos no Núcleo de Estruturas Leves, estávamos empregando uma técnica desenvolvida na própria empresa, mas que demandava muito tempo para finalização das peças: cada casca demorava uma semana para ser fabricada”, explica Pini.

A infraestrutura física e o know-how da equipe técnica do IPT reduziram o tempo de produção para quatro modelos por dia: conceitualmente, os processos são os mesmos – ou seja, a conformação superplástica de titânio a partir de injeção de pressão de gás inerte – mas no laboratório o tempo para a fabricação ficou mais rápido, permitindo avaliar modelos de diferentes geometrias.

“Após a chapa ser inserida na máquina, aplica-se o gás argônio sob pressão na sua face inferior, o que a força ao encontro de uma matriz fêmea, conformando a peça”, explica André Ferrara Carunchio, pesquisador do Núcleo de Estruturas Leves. A pressão deve ser controlada para garantir uma taxa de deformação constante, fazendo com que o processo ocorra em regime superplástico – isso torna possível atingir grandes deformações sem a ruptura do material.

O grande desafio na construção do tanque, explica Pini, é o peso: as massas medidas no CATIA, software para o desenvolvimento de projetos e produtos em 3D, foram de mais de quatro quilos para os primeiros tanques, mas era preciso diminuir este valor. “Desenvolvemos um modelo com um novo design e atingimos o peso de 3,9 kg, incluindo a membrana que pesa cerca de 600 gramas – ou seja, foi possível diminuir a quantidade de titânio para 3,3 kg”, afirma ele. “O tanque proposto deve armazenar 30 quilogramas de combustível com um volume total de 40 litros: o objetivo é construir um modelo que suporte altas pressões, mas tenha paredes muito finas e pouco peso”.

[1] Crédito da imagem: mmntz (Flick), Public Domain Mark 1.0. https://www.flickr.com/photos/135213460@N06/21531663035.

Como citar esta notícia de inovação: IPT. Inovação aeroespacial. Saense. http://saense.com.br/2018/06/inovacao-aeroespacial/. Publicado em 14 de junho (2018).

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O IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) é um instituto vinculado à Secretaria de Desenvolvimento Econômico, Ciência, Tecnologia e Inovação do Estado de São Paulo e há mais de cem anos colabora para o processo de desenvolvimento do País.

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