Prototipagem aeroespacial: Um guia completo
Os processos de fabrico para a indústria aeroespacial têm de ser altamente exactos e precisos. Esta indústria serve aeronaves e naves espaciais que têm uma importância crucial. Saiba mais sobre o seu processo e aplicações com este guia de prototipagem aeroespacial.
O que é a prototipagem aeroespacial?
A prototipagem aeroespacial consiste na conceção e criação de modelos para os componentes utilizados na indústria aeroespacial. Os sistemas e peças para as naves espaciais ou aeronaves são criados para testar a funcionalidade, a conceção e o desempenho antes do fabrico efetivo desses sistemas e componentes.
A criação de protótipos é muito importante no processo de desenvolvimento destes sistemas aeroespaciais. Os designers e engenheiros podem identificar os problemas que persistem e melhorá-los de forma relevante. Estes protótipos garantem ainda que as normas da indústria aeroespacial são cumpridas pelos componentes criados como modelos de protótipos.
Porquê a criação de protótipos na indústria aeroespacial?
A criação de protótipos na indústria aeroespacial é muito importante devido à complexidade e às normas associadas ao desenvolvimento de aeronaves e naves espaciais. Algumas das razões que tornam a prototipagem importante na indústria aeroespacial são apresentadas de seguida:
Mitigação do risco
A atenuação do risco é uma das razões fundamentais para optar pela criação de protótipos na indústria aeroespacial. As duas preocupações mais importantes desta indústria são a fiabilidade e a segurança. Os protótipos permitem aos engenheiros testar os projectos e garantir que são seguros e fiáveis.
Aprovação do projeto
Os componentes aeroespaciais são complexos e podem necessitar de um desempenho preciso. Estes componentes devem ter integridade estrutural, aerodinâmica e dinâmica térmica para oferecer devido à natureza da indústria.
Assim, quando os protótipos são criados, os designers e engenheiros podem aceder-lhes cuidadosamente para ver se estes designs cumprem ou não as especificações regulamentares da indústria. Isto ajuda a efetuar melhorias antes de os componentes finais serem fabricados.
Poupa tempo e custos
A prototipagem permite a criação de desenhos como modelos de protótipos antes do desenho efetivo. Isto significa que os componentes podem ser verificados e avaliados e, se forem necessários melhoramentos, estes podem ser efectuados.
Se o componente real for criado de antemão e houver problemas, serão desperdiçados muito dinheiro e tempo. A conceção de um modelo não custa muito e pode ser criada em menos tempo.
Como é que se cria um protótipo aeroespacial?
Quando se trata de criar um protótipo aeroespacial, são seguidos alguns passos para avançar com o processo, que são apresentados de seguida:
- A primeira fase é a fase em que o desenho é criado. Pode ser feito utilizando modelos 3D, software CAD e esboços do desenho. Estes modelos ajudam a criar um produto visual que pode ser transformado num protótipo.
- Os protótipos aeroespaciais devem cumprir critérios específicos de durabilidade, resistência e peso. Por isso, são selecionados materiais relevantes. Na maioria dos casos, os materiais envolvidos nos protótipos aeroespaciais são o titânio, o alumínio ou os compósitos. Com base na função do protótipo, é escolhido o material correto.
- Em seguida, é utilizado um software de simulação para testar a conceção do protótipo em diferentes condições. Isto deve ser feito antes de criar fisicamente o protótipo. Isto permite-nos identificar quaisquer problemas numa fase inicial, mesmo antes dos testes físicos.
- Uma vez finalizados o material e o design, são utilizados vários métodos de fabrico, como a maquinagem CNC, a impressão 3D, a moldagem por injeção, etc., para criar os protótipos. O método escolhido baseia-se na natureza e na função do componente.
- Os protótipos de um determinado projeto podem ter componentes idênticos. Neste caso, todos eles são primeiro montados utilizando diferentes técnicas de união e é criado um protótipo final.
- Para avaliar a segurança, o desempenho e os requisitos regulamentares do protótipo, este é testado através de diferentes métodos. Se o protótipo passar em todos os testes, é submetido à produção efectiva.
Seleção de materiais para prototipagem aeroespacial
A seleção de materiais para a prototipagem aeroespacial é muito importante. Requer a consideração de vários aspectos, alguns dos quais são apresentados de seguida:
Especificar os requisitos
A primeira coisa a fazer para ajudar a identificar o material correto para a prototipagem aeroespacial é identificar os requisitos que são obrigatórios no protótipo. Por exemplo, é necessário considerar a resistência térmica, o peso e a durabilidade do componente com base no objetivo da aplicação.
Se necessitar de protótipos para componentes estruturais, deve escolher um material que seja leve e resistente, por exemplo, o alumínio.
Avaliar as propriedades do material
A avaliação do material é feita com base nas propriedades mecânicas, como a resistência à tração, as propriedades térmicas, a resistência à corrosão e a condutividade eléctrica. Por conseguinte, é necessário avaliar estas propriedades de acordo com os requisitos da aplicação e as condições em que o protótipo tem de funcionar.
Analisar o custo de fabrico
O custo de fabrico do protótipo aeroespacial depende do material escolhido, que também deve ser compatível com o processo de fabrico selecionado. Se escolher vários metais, como o níquel, o titânio e o aço inoxidável, todos eles garantirão menos desperdício e eficiência de custos.
Algumas aplicações na prototipagem aeroespacial podem ser de elevado desempenho e, por isso, necessitam de materiais dispendiosos devido à sua importância e natureza do desempenho.
Testar o material
O ensaio de materiais é também uma parte essencial do fabrico de um protótipo aeroespacial. O material selecionado deve ter as especificações exigidas e deve ser submetido a um ensaio em que as suas propriedades mecânicas podem ser testadas para verificar se é ou não adequado.
Métodos de criação de protótipos aeroespaciais
Existem diferentes métodos de conceção e criação de protótipos aeroespaciais e alguns desses métodos são os seguintes
Maquinação CNC
Maquinação CNC é um método de precisão orientado para a criação de componentes aeroespaciais complexos. A máquina utiliza blocos de material que são moldados por corte, fresagem e perfuração através de instruções de software.
O processo é um método automatizado controlado por computador que ajuda a produzir componentes de alta precisão que requerem uma tolerância apertada. Por conseguinte, é adequado para o fabrico de protótipos, bem como de componentes finais.
Impressão 3D
A impressão 3D é um processo de fabrico aditivo. Cria o protótipo sob a forma de camadas utilizando modelos digitais. É um processo versátil que também utiliza vários tipos de materiais, incluindo metais, compósitose plásticos. Normalmente, opta-se pela criação de geometrias detalhadas e está aberta a modificações rápidas no desenho.
Moldagem por injeção
O processo de moldagem por injeção consiste em derreter o material e despejá-lo nos moldes. Ajuda a criar componentes com formas complexas e que requerem um fabrico repetível. Componentes de plástico e os seus protótipos para aplicações aeroespaciais podem ser fabricados com este método.
Exemplos de prototipagem aeroespacial
As aplicações dos protótipos aeroespaciais podem ser vistas para múltiplos componentes, que são apresentados a seguir:
Partes estruturais de aeronaves
Os protótipos de aeronaves ajudam a criar os modelos dos componentes estruturais, que incluem o trem de aterragem, as asas e as secções da fuselagem. A principal razão para criar estes protótipos é verificar o seu desempenho aerodinâmico e a sua durabilidade. Ao testar estes protótipos, pode avaliar-se se estes componentes cumprem ou não as normas de desempenho e segurança.
Componentes do motor
Os protótipos de motores são criados para que possam ser testadas novas tecnologias e concepções. Alguns exemplos são os sistemas de combustível, as câmaras de combustão e as pás da turbina. Os protótipos de motores são utilizados de várias formas, que consistem em simular as condições de funcionamento para verificar se funcionam com eficiência ou não.
Componentes interiores de aeronaves
A disposição interior de um avião inclui áreas de armazenamento, assentos e outros sistemas interiores presentes na cabina. Estes componentes destinam-se a melhorar o conforto dos passageiros e, por isso, os protótipos são testados em termos de segurança, conforto e ergonomia. Estes protótipos também têm em conta o facto de o componente cumprir ou não os regulamentos padrão.
Conclusão
A prototipagem aeroespacial é uma consideração crucial para o fabrico de componentes aeroespaciais. Se procura serviços fiáveis de prototipagem aeroespacial para o seu projeto, pode contactar DEK.
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