A tecnologia FiberForm da KraussMaffei transforma o fabrico de componentes para aeronaves eVTOL

O Instituto Nacional de Investigação Aeronáutica (NIAR), pertencente à Universidade Estadual de Wichita (EUA), e a empresa alemã KraussMaffei deram um passo significativo em direção à produção em massa de aeronaves elétricas de descolagem e aterragem vertical (eVTOL). Ambas as entidades desenvolveram em conjunto um componente estrutural com uma complexa estrutura de nervuras, destinado a este tipo de aeronaves, utilizando a tecnologia de compósitos termoplásticos FiberForm.

O novo processo permite reduzir o tempo de fabrico de mais de 100 horas para apenas dois minutos, sem comprometer a resistência estrutural nem os padrões de segurança exigidos. Esta aceleração da produção representa uma melhoria de 3.000 vezes em relação ao método tradicional baseado na maquinagem de blocos metálicos.

O processo FiberForm consiste em termoformar uma folha de material orgânico — composta por fibras contínuas impregnadas com termoplástico — dentro de um molde, para depois ser sobremoldada. Esta técnica totalmente automatizada, que combina termoformagem e moldagem por injeção, permite uma maior liberdade de design, ao mesmo tempo que reduz significativamente o peso e os custos de produção.

Alcançando novas alturas com a tecnologia FiberForm: os componentes estruturais e o processo são projetados para a fabricação aeroespacial de grande volume, como táxis aéreos. Foto: Joby Aviation

Os testes foram realizados no Laboratório de Tecnologias Avançadas para Sistemas Aeroespaciais (Atlas) do NIAR, utilizando uma máquina GXW 450-2000/1400 da KraussMaffei, com força de fecho de 4.500 kN, equipada com um prato rotativo e dois robôs industriais para automação do processo.

Tradicionalmente, estruturas com nervuras como a desenvolvida neste projeto são fabricadas por fresagem a partir de blocos metálicos, um método que envolve a remoção de mais de 80% do material e mais de 100 horas de trabalho. Em contrapartida, o novo componente termoplástico é produzido em menos de dois minutos a partir de uma folha plana, mantendo a sua integridade estrutural.

"A experiência técnica dos parceiros foi determinante para alcançar este resultado", afirmou Waruna Seneviratne, diretor do laboratório NIAR Atlas. As empresas Joby Aviation, Toyota, Victrex e Prospect também participaram no projeto. A iniciativa faz parte do programa Manufacturing for Affordable Sustainable Composites (Fabricação de Compósitos Sustentáveis Acessíveis) do Laboratório de Investigação da Força Aérea dos Estados Unidos.

Impulsionando o avanço da construção leve termoplástica no setor aeroespacial: Induwara Herath (engenheiro de investigação, NIAR Atlas), Eugen Schubert (diretor de vendas e aplicações, IMM e automação na KraussMaffei) e Waruna Seneviratne (diretor, NIAR Atlas) em frente à GXW 450 FiberForm no laboratório NIAR Atlas (da esquerda para a direita). Foto: Atlas NIAR

A tecnologia FiberForm tem a sua origem na indústria automóvel, onde é utilizada para a produção em massa de componentes leves. Segundo Seneviratne, a sua adaptação ao fabrico de estruturas primárias e secundárias para a aviação demonstra o seu potencial para transformar a produção aeroespacial em grande escala.

Eugen Schubert, responsável pelas vendas e aplicações de moldagem por injeção e automação na KraussMaffei, destacou o papel do laboratório NIAR Atlas como espaço de colaboração entre fabricantes de máquinas, desenvolvedores de materiais e fornecedores de ferramentas. Esta sinergia permite testar e aperfeiçoar processos destinados a aplicações aeroespaciais de alto desempenho.

Menos peso, mais eficiência: o componente estrutural fabricado pelo processo FiberForm com uma estrutura de nervuras altamente complexa. Foto: Atlas NIAR.

Este não é o primeiro projeto conjunto entre a KraussMaffei e o NIAR. Em 2024, ambas as entidades trabalharam na fabricação de tampas de janela usando a tecnologia FiberForm para aeronaves convertidas de passageiros para carga, conhecidas como 'preighters'. Neste caso, os componentes também alcançaram importantes economias de peso e custos, sendo produzidos em apenas 90 segundos.

Com a estrutura atual de nervuras, a equipa demonstrou que a tecnologia FiberForm é aplicável a componentes estruturais mais complexos e exigentes, abrindo as portas para novas aplicações e uma futura certificação para uso em aeronaves comerciais.

A KrassMaffei é representada pela Folhadela Rebelo.