Análise dos Esforços dos Componentes do Trem de Pouso Construído por Impressão 3D

Resumo

O trem de pouso tem por função permitir o deslocamento da aeronave sobre a pista durante a decolagem e o pouso e, portanto, os esforços que atuam devem ser analisados. Na competição SAE-Brasil são avaliados vários fatores, tais como aeroelasticidade, segurança e eficiência estrutural. Este trabalho visa discorrer sobre os esforços atuantes sobre essa estrutura. Esses esforços são elevados, principalmente por ocasião do pouso, necessitando apresentar boa resistência, principalmente à flexão, um dos principais esforços atuantes (ZHU, 2011). A fixação do trem de pouso à estrutura da aeronave é um problema crítico no projeto, por isso o material a ser utilizado para esta finalidade deve apresentar boas propriedades mecânicas, baixo peso e baixo custo, além de facilidade de fabricação. Dentre os processos de fabricação, a equipe optou por utilizar a manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, utilizando o método FDM (Fused Deposition Modeling). Esse método de manufatura ganhou notoriedade no final dos anos 90 por ter baixo custo, aproveitamento melhor do material e a possibilidade de produção de geometrias complexas, além de ter uma vasta gama de matérias-primas utilizáveis, sendo os principais o PLA (Polylactic Acid), PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) e o ABS (acrylonitrile butadiene styrene) (YEE, 2017). A equipe optou pelo polímero ABS, por seu baixo peso específico, relativamente alto módulo de elasticidade e alta resistência, além do baixo custo e da facilidade de confecção de peças com geometrias complexas (SILVA, 2017). No processo de impressão 3D com ABS há uma gama de configurações para execução do processo, tal como altura entre camadas, orientação de deposição de material, temperatura de aquecimento do filamento, sistema de resfriamento, taxa de deposição, velocidade de impressão, dentre outras que podem influenciar as propriedades mecânicas da peça fabricada (NOVAKOVA-MARCINCINOVA, 2013). Para um projeto de engenharia, o conhecimento das propriedades mecânicas é essencial. Assim, para testar os esforços no trem de pouso e analisar suas fixações, faz-se necessário a realização de ensaios mecânicos, sendo um deles o teste de queda (drop test). Através da impressão 3D e da realização de ensaios mecânicos  a equipe construiu uma estrutura de peso e resistência mecânica adequada para equipar a aeronave para a competição SAE-Brasil Aerodesign 2022. Até o momento, foram fabricadas as fixações do trem de pouso com variações na orientação e taxa de deposição do filamento. Os próximos passos deste projeto envolvem a análise da influência dessas variações nas propriedades mecânicas da fixação do suporte.