Embraer prepara-se para fabricar avião do futuro investindo em
novo megalaboratório do IPT; BNDES participa com R$ 27 milhões
Uma coisa já se sabe hoje sobre o avião do futuro: ele terá de ser mais leve que os atuais — para economizar combustível e poluir menos. A Embraer, uma das quatro maiores fabricantes de aviões do mundo, já começou a trabalhar para, no futuro, deixar mais leves — e também mais seguros e resistentes — seus jatos voltados para aviação regional e executiva. Para desenvolver os materiais de que vai precisar, a empresa tomou a decisão de aliar-se a um instituto de pesquisa e investir R$ 42 milhões no Laboratório de Pesquisas de Estruturas Leves (LEL), a ser instalado no parque tecnológico de São José dos Campos, interior de São Paulo. O lugar da companhia no futuro poderá passar por esse laboratório.
A aplicação de compósitos para produção de estruturas leves também é promissora para outros setores além do aeronáutico. Na Fórmula 1, por exemplo, a equipe McLaren projetou um carro feito totalmente em compósito ainda em 1981, o modelo MP4-1. O Carrera GT, da Porsche, um carro de rua, mas no estilo superesportivo por atingir alta velocidade, também usa compósito.
Os aviões de hoje
A busca por diminuir o peso dos aviões já começou. Hoje, a maior parte da estrutura deles é construída com titânio, aço e alumínio. Mas as fábricas já utilizam outros materiais, à base de plástico e fibra de carbono, para deixar as aeronaves comerciais mais leves. Essas combinações de plásticos e fibra de carbono são chamadas de "materiais compósitos", de menor peso e grande resistência. Estudos mostram que no Boeing 777, por exemplo, 70% do peso é alumínio; 11%, aço; 7%, titânio; e 11% são materiais compósitos. No Airbus A-380, o maior avião de passageiros do mundo, com três andares e capacidade para 555 pessoas, 61% do peso é alumínio; 3%, aço; 7%, titânio; e 25% são compósitos. Já no Embraer 170, com capacidade para 70 a 80 assentos, a proporção de alumínio no peso é maior do que nos aviões dos concorrentes — 81% —, enquanto a proporção de compósitos é menor: 13%.
A tendência, para o futuro, é que compósitos mais bem adaptados à função que vão preencher na estrutura do avião, com mais resistência ou durabilidade ou leveza, possam substituir mais alumínio e aço na composição dessa estrutura. Descobrir que combinações levam a compósitos mais úteis que outros materiais e testá-los, aplicando-os nas estruturas, são os problemas que a Embraer quer enfrentar, com a ajuda do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), para rapidamente aumentar a percentagem de compósitos no peso de seus aviões.
Os desafios do LEL
Luiz Eduardo Lopes, do IPT, que está coordenando a implantação do LEL no parque tecnológico de São José dos Campos, exemplifica o tipo de desafio que o novo laboratório vai enfrentar. "Sabemos fazer um avião fabricado com alumínio rebitado, mas como vamos unir pedaços de compósitos a materiais metálicos? Vamos colar, soldar por atrito? Há uma série de processos relativamente recentes para estudar e incorporar aos produtos novos", aponta.
O LEL não fará pesquisa e desenvolvimento apenas sobre estruturas feitas em compósito. Materiais metálicos, como o alumínio, também serão foco dos estudos a ser executados no laboratório. Essas estruturas podem ter aplicações diversas: da fuselagem de um avião a uma prótese para implante no corpo humano. Dois dos projetos de pesquisa que já estão se iniciando, financiados inteiramente pela Embraer, relacionam-se a materiais metálicos. Esses projetos serão feitos em parceria com a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) e com a Unicamp, cada uma responsável pela coordenação de um projeto. Um outro projeto de pesquisa, coordenado pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pelo próprio IPT, estudará compósitos diretamente.
A infra-estrutura do LEL
O LEL ainda não está pronto para funcionar. Na primeira semana de junho, o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) aprovou o financiamento de mais R$ 27,6 milhões para o laboratório. Depois da Embraer, o banco é o maior financiador do laboratório. A Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), ligada ao governo federal; a Fapesp, do governo paulista; e o próprio IPT também estão investindo para completar os R$ 90,5 milhões necessários para equipamentos, obras e financiamento da atividade de pesquisa.
A previsão é de que o laboratório fique 100% pronto em três anos. Na área de 4 mil metros quadrados reservada para o LEL no parque tecnológico de São José vão começar a ser construídos e montados equipamentos complexos. Lopes, do IPT, conta que alguns daqueles que serão usados na pesquisa sobre compósitos podem demorar um ano e meio para ser fabricados. Já os equipamentos para estudos relacionados a materiais metálicos, como caracterização, por exemplo, serão montados rapidamente.
Ele conta também que duas áreas mais sofisticadas do laboratório demorarão mais tempo para ser concluídas, ambas relacionadas a estudos de estruturas que usam compósitos. Uma é a sala limpa, no jargão aeronáutico chamada de sala branca. Nela há especificações quanto a tamanho de partículas que podem estar presentes no ar, temperatura, umidade, entre outros parâmetros. Essa sala abrigará equipamentos muito grandes: tem 1,2 mil metros quadrados e sete metros de altura.
Outra área complexa da estrutura é o auto clave. Nesse equipamento é feita a chamada cura do material compósito, ou seja, trabalha-se com temperatura e pressão controladas para que a peça enrijeça sem haver deformações, bolhas etc. "É um equipamento difícil de operar. A Embraer tem dois deles, grandes. O nosso é de porte menor, servirá para os pesquisadores poderem fazer a cura das estruturas que estão estudando dentro do próprio laboratório. Sem ele, teríamos de usar um equipamento de outra instituição ou empresa", diz Lopes.
Outro exemplo são os robôs usados para a montagem das chamadas estruturas primárias, como a estrutura dorsal de um avião. A fibra de carbono, parecida com um rolo de fita colante para caixas de papelão, precisa ser depositada sobre uma matriz de plástico para formar o compósito. Essa deposição não pode ser feita manualmente, pois a precisão é de menos de milímetros. Nada pode ocorrer no material; uma pequena bolha já prejudica suas características e, para aviação, isso pode significar risco de acidente.
No futuro, o LEL deverá, inclusive, pesquisar como fazer compósitos com a chamada matriz termoplástica, um material que pode ser amolecido e retrabalhado. Hoje, os compósitos são feitos com matriz plástica termorrígida: uma vez que o compósito assume uma forma final, não é mais possível derretê-lo e reaproveitá-lo. Ele pode ser picado e reaproveitado, mas não mais como um compósito para estruturas leves e resistentes produzidas para os aviões e automóveis. Os compósitos de matriz termoplástica dispensam o uso do auto clave porque podem ser retrabalhados.
De imediato, o laboratório terá capacidade de trabalhar desde amostras a testes com protótipos que estejam próximos de uma aplicação comercial. Patentes e pagamento de royalties sobre o licenciamento das tecnologias eventualmente geradas serão tratadas em acordos, caso a caso, com os parceiros.
A história do LEL
Há cerca de dois anos, a Embraer procurou a Fapesp e explicou seu interesse em pesquisar estruturas leves. A fundação percebeu que o tema era de grande importância estratégica para a empresa e identificou uma capacitação limitada nas empresas e universidades brasileiras no que se refere ao assunto. "Vimos que as grandes empresas aeronáuticas — Boeing, Airbus, Bombardier — publicam artigos científicos e registram esforços próprios de pesquisa e desenvolvimento nessa área há pelo menos uma década e meia", conta Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da Fapesp.
Entendendo a importância estratégica da pesquisa e desenvolvimento em estruturas leves, a Fapesp sugeriu à Embraer a mobilização de vários financiadores para a criação de um laboratório que suportasse esses estudos. Conversou, então, com BNDES e Finep. O banco abriu a linha Fundo Tecnológico (Funtec), destinada a projetos feitos em parceria entre fundações de amparo à pesquisa, universidades e centros de pesquisa, e empresas. Desse programa do BNDES vieram os R$ 27,6 milhões iniciais para o LEL.
A Embraer, por sua vez, identificou o IPT como um centro nacional com experiência e estrutura para participar do projeto. O instituto aceitou o desafio de gerenciar a implantação e operar o novo laboratório em São José dos Campos. "Por lei, a Fapesp não pode ter laboratório, fazer atividade de pesquisa e desenvolvimento", justifica Brito Cruz. O IPT e a Fapesp trabalharam juntos na elaboração do projeto de constituição do LEL apresentado ao BNDES. Já a Embraer trabalhou com os pesquisadores na elaboração dos projetos de pesquisa estruturantes, aqueles que dariam início às atividades do laboratório. "O fato de o laboratório poder atender outros setores econômicos, além do aeronáutico, é um elemento muito importante. O IPT tem trabalhado intensamente nisso", conclui o diretor científico da Fapesp.
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