EMBRAER Materiais

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Materiais na 
Indústria 
Aeronáutica
Junho - 2010
Materiais e 
Processos Atuais
Tradicionais
Materiais Estruturais Metálicos
Aplicações em altas temperaturas; cavernas do piloneAA 2219 / 2124
Revestimento de fuselagem, bordos de ataque e pilone; 
Estruturas secundárias
AA 2524 / 2024
Revestimentos de asa; longarinas; cavernas; molduras de 
janelas
AA 7050 / 7475 / 7175
AplicaçõesPrincipais Ligas - Al
Cavernas, hastes e fixações do pilone; 
Trilho do flap; estruturas secundárias
Ti , Ti-6Al-4V , Ti-10V-2Fe-3Al
AplicaçõesPrincipais Ligas - Ti
Longarinas; nervuras; revestimento do pilone; 
Estruturas secundárias
PH 13-8Mo , 15-5 PH , 
Série 300M , 4340
AplicaçõesPrincipais Aços
Materiais Estruturais Metálicos
VERTICAL STABILIZER
Alumínio
Titânio
HORIZONTAL STABILIZER
Alumínio
Materiais Estruturais Metálicos
REAR FUSELAGE
Alumínio
CENTER FUSELAGE III
Alumínio
CENTER FUSELAGE II
AlumínioWING & WING STUB
Alumínio
Titânio
Aço
FORWARD FUSELAGE
Alumínio
Titânio
Aço
CENTER FUSELAGE I
Alumínio
PYLON
Alumínio
Titânio
Aço
Materiais Estruturais Compósitos
�MATRIZ:
� RESINA EPÓXI CURA 120 /180ºC:
empregadas em peças estruturais 
� RESINA FENÓLICA 120/180ºC : 
empregadas em peças de interiores
�REFORÇO:
FIBRAS UNIDIRECIONAL OU TECIDO
� CARBONO (8HS, PLAIN WEAVE)
� VIDRO (7781/8HS, 116/PLAIN)
� ARAMIDA, CONHECIDO COMO 
KEVLAR (285-4HS, 220-Plain)
PREPREG:
PAINEL SANDUÍCHE:
Materiais Estruturais Compósitos
WINGLET
LEADING 
EDGE
FLAP 
FAIRINGS
SPOILERS
VERTICAL STABILIZER
LEADING EDGE
RUDDER
RUDDER 
FAIRING TIP
VERTICAL STABILIZER
FAIRING TIP 
VENTRAL 
SPEED 
BRAKE
NLG 
DOOR
NLG BAY 
COVER
RADOME
WING TO 
FUSELAGE 
FAIRING ENGINE NACELL 
PANELS
FILET LEADING EDGE
DORSAL FIN
FLOOR 
PANELINBOARD 
FLAP
SHROUDS
OUTBOARD 
FLAP
ELEVATOR
ELEVATOR
FAIRING TIP
ELEVATOR ROOT 
FAIRING
HORIZONTAL 
STABILIZER 
FAIRING TIP
SLIDING 
PLATES
STUB 
UPPER 
PANEL
AILERON
Laminado sólido:
VIDRO/EPÓXI
CARBONO/EPÓXI
Painel sanduíche:
CARBONO/EPÓXI
VIDRO/ARAMIDA/ EPÓXI
MLG 
DOOR
Materiais Estruturais Compósitos
Distribuição dos Materiais - Estruturas
Distribuíção % global de peso: EMBRAER 170 
81%
4%
1%
13%
1%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
Distribuíção % global de peso: BOEING 777 
70%
11%
7%
11% 1%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
Distribuíção % global de peso: AIRBUS A380
4%
25%
7%
3%
61%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
Distribuição dos Materiais - Estruturas
Novas 
Tecnologias 
Tendências do mercado
Materiais Metálicos
• Hoje: 
Al Cu Mg – 2XXX - Fuselagem
Al Zn Mg Cu – 7XXX - Asa / Estruturas
• Futuro:
Al Cu Mg – Nova Geração
Al Zn Mg Cu – Nova Geração
Al Mg Si Cu
Al Mg Li
Al Mg Sc Redução de peso e custo
Novas Ligas de Alumínio
Maior resistência
Mais tolerantes à dano
Mais leves
Soldáveis
Estruturas Convencionais: Usinagem
Estamparia, Montagem - Rebites
Estruturas Integrais: LBW, FSW, 
Extrudados, Age Creep Forming
Novas ligas com propriedades superiores para 
aplicações e processos específicos
• Processo de conformação à quente em 
matriz fechada
• Ganhos: Material / Usinagem Custo Total
Forjados (Die & Precision)
Cut to Size
� Peso 578 kg (7” espessura)
� Usinagem 32 hrs
� Buy to Fly 1,19%
Forjado
� Peso 59 kg
� Usinagem 14 hrs
� Buy to Fly 11,6%
Ganhos
� Custo Total 31%
� Usinagem Tempo 56%
� Alumínio Peso 519 kg
Forjado
Peça
Cut to Size
(6,87 kg) 
Fundidos de Precisão
• Fundição do metal em molde cerâmico fabricado à partir de modelo
em cera, promove integração de peças e minimiza perda de material
• Ganhos:
Material / Peso
Tempo de montagem
Escotilha Fundida em Al
Suporte do Atuador Fundido em Ti
Winglet Fundido em Al
Friction Stir Welding
• Processo de junção no estado sólido 
Ferramenta realiza forjamento e extrusão consolidando a junção, 
com excelente robustez
Potencial para redução de custo (elevada produtividade) e peso 
(eliminação de peças e maior eficiência estrutural)
Juntas Rebitadas Juntas Fsw
Laser Beam Welding
• Processo de soldagem por fusão 
utilizando feixe Laser como fonte 
de calor
• Ganhos:
Custo
Material / Peso
Resistência à Corrosão
• Fabricação de peças de Ti 6Al-4V direto do modelo eletrônico 3D
Material: 3,000 lbs 200 lbs
Machining: 500 hours 100 hours
Time: 12 months 2 months
Tooling: $ Millions $ Minimal
Conventional Additive
LAM – Laser Additive Manufacturing
Age–Creep Forming
• Processo de conformação que utiliza 
pressão e calor em auto clave, 
possibilitando a obtenção de formas 
mais complexas
• Aplicação: revestimento de asas
• Ganhos:
Custo
Peso
Conformação Superplástica
• Conformação de chapas de Al e Ti à elevadas temperatura e pressão, com 
altas taxas de deformação produz peças com geometrias complexas
• Ganhos:
Custo / Peso / Aerodinâmica
Superplasticidade: ligas que atingem um nível 
de deformação até 20 vezes maior que o normal
Materiais Compósitos
Tecnologia ATL – Automatic Tape Layer
Princípio de funcionamento:
• Tapes laminados automaticamente
• Cabeçote posiciona e compacta
• Material acima de 10” de largura
Ganhos:
• Redução de ciclo de manufatura e desperdícios
• Precisão no posicionamento do reforço
Aplicações:
• Revestimentos de asas e empenagens
Tecnologia FP – Fiber Placement
Princípio de funcionamento:
• Tapes laminados automaticamente
• Cabeçote posiciona e compacta
• Material com até 1” de largura
Ganhos:
• Redução de ciclo de manufatura e desperdícios
• Precisão no posicionamento do reforço
Aplicações:
• Revestimentos e peças de dupla curvatura
Permite curvaturas de 500 mm
Tecnologia RFI – Resin Film Infusion
Princípio de funcionamento:
• Pré-forma carbono e filme resina 
posicionados no molde
Ganhos:
• Possibilita obter estruturas robustas com componentes 
integrados
• Permite peças de grandes dimensões e espessura
• Permite ganhos de produtividade e custos
Aplicações:
• Caverna pressão e Revestimentos
Princípio de funcionamento:
• Sistema (resina+catalisador) transferido ou 
injetado em molde fechado
• Pré-forma de fibras secas de carbono
• Após o molhamento das fibras cura-se a 
resina em molde aquecido
Tecnologia RTM – Resin Transfer Molding
Ganhos:
• Precisão dimensional
• Acabamento em ambos os lados da peça
• Integração de componentes
• Redução de ciclo de fabricação
• Possibilita alta produtividade
Aplicações:
• Peças estruturais com alta 
complexidade e integração
Longarina asa – F22
Molduras Janelas
Ganhos:
• Possível obtenção de peças estruturais com integração 
de componentes
• Redução de ciclo de fabricação
• Baixo custo de implantação
Tecnologia VaRTM – Vacuum Assisted RTM
Princípio de funcionamento:
• Pré-forma de fibras secas de carbono
• Resina é injetada pela diferença de pressão (vácuo/ 1 atm)
• Molde aberto com cura em estufa ou autoclave
Aplicações:
• Grandes peças com 
integração de componentes 
Aplicações:
• Nervuras, clips, ângulos, etc.
Tecnologia Termoplásticos - Prensa
Ganhos:
• Permite alta cadência de manufatura (ciclo aprox. 10min)
• Estoque à temperatura ambiente – tempo indeterminado
• Possibilidade de reprocessamento
Princípio de funcionamento:
• Fibras pré-impregnadas com Resina 
Termoplástica
• Apresentação na forma de placas planas 
já consolidadas
Ganhos:
• Estoque à temperatura ambiente – tempo indeterminado
• Possibilidade de reprocessamento
• Junção de peças por soldagem – integração sem prendedores
Tecnologia Termoplásticos – Autoclave e Soldagem
Princípio de funcionamento:
• Fibras pré-impregnadas com Resina Termoplástica
Aplicações:
• Bordos de ataque
• Porta de trem de pouso
Tecnologia Hot Drape
Princípio de funcionamento:
• Processo de conformação intermediário de fibra pré-impregnada com resinas termorrígidas
Ganhos:
• Melhora na repetibilidade de conformação
• Redução do ciclo de laminação manual e aumento de cadência
Aplicações:
• Processo de produção ou pré-conformação de vigas, longarinas e peças semelhantes
TecnologiaOOA – Materiais Fora de Autoclave
Princípio de funcionamento:
• Prepregs de tapes ou tecidos com resina epóxi para 
cura em estufa
Ganhos:
• Redução de custo de manufatura
• Redução de carga da autoclave
Aplicações:
• VANT, aeronaves leves, radomes, estruturas 
espaciais, carenagens, etc.
Carenagem asa-fuselagem
Nanotubos de carbono
Princípio de funcionamento:
• Nova classe de materiais 
• Podem revolucionar o desempenho das estruturas 
em materiais compósitos
Ganhos:
• Aumento das propriedades mecânicas e elásticas
• Aumento da condutividade térmica e elétrica
Distribuição dos Materiais - Estruturas
Distribuíção % global de peso: EMBRAER 170 
81%
4%
1%
13%
1%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
Distribuíção % global de peso: BOEING 777 
70%
11%
7%
11% 1%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
Distribuíção % global de peso: AIRBUS A380
4%
25%
7%
3%
61%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
Tendência para Novos Materiais
Distribuíção % global de peso: BOEING 787 
20%
10%
15%
50%
5%
Alumínio Aço Titânio Compósitos Outros
1996
2006
2004
2008
Tendências 
• Mercado aeronáutico altamente competitivo, leva os fabricantes de 
aeronaves a desenvolver tecnologias para produção de aviões com 
melhor desempenho e menor custo.
• Compósitos: redução do custo de matéria prima, aumento da 
credibilidade, disponibilidade e maturidade tecnológica levam ao 
aumento de sua aplicação.
• Metálicos: novas tecnologias buscam aumento de competitividade, 
capazes de reduzir custos e pesos.
• Novas tecnologias em materiais metálicos e compósitos são 
determinantes na garantia de aeronaves com um diferencial 
tecnológico, possibilitando melhor desempenho, redução na 
emissão de gases e custos operacionais.