O Laboratório de Automação da Manufatura do Centro de Competência em Manufatura (LAM / CCM), do Instituto Técnico de Aeronáutica (ITA), em São José dos Campos, se prepara para iniciar a montagem automatizada de um protótipo de um tanque para armazenamento de petróleo com 15 metros de diâmetro. O projeto, desenvolvido em parceria com a PETROBRAS, utilizará a tecnologia de nivelamento e alinhamento automatizados – já patenteada pelo ITA e Embraer – e testará nova tecnologia de soldagem com o uso de robô, cuja patente está sendo depositada pelo ITA e a Petrobras. “A nossa expectativa é concluir o projeto de nivelamento e alinhamento de chapas para soldagem ainda este ano”, prevê professor Luís Gonzaga Trabasso, da Divisão de Engenharia Mecânica.
A tecnologia de alinhamento e nivelamento de componentes aeronáuticos começou a ser desenvolvida no âmbito de projeto de Automação da Montagem Estrutural de Aeronaves (AME) em 2009, em parceria com a Embraer, financiado pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP). Os recursos da agência de fomento, no valor de R$ 8 milhões, possibilitaram, além da aquisição de equipamentos e o desenvolvimento da tecnologia, também a construção do próprio laboratório, que passou a integrar o Centro de Competência em Manufatura (CCM) do ITA.
“O primeiro desafio foi automatizar a montagem de seções de fuselagem, até então feita manualmente, de forma a unir vários anéis, fixá-los uns aos outros até formar a fuselagem completa do avião.”, descreve Gonzaga. O processo de automação desenvolvido pelo ITA utiliza robôs antropomórficos e do tipo torre, que alinham e nivelam cada um dos anéis que comporão a fuselagem. A exatidão e precisão do processo são garantidas por uma célula metrológica de grandes volumes, formada por GPS indoor, Laser Radar e Câmera de Fotogrametria. A tecnologia de movimentação e medição de grandes volumes resultou na primeira patente do ITA, compartilhada com a Embraer, depositada no Brasil, Estados Unidos, Canadá, Europa, China e Japão. A automação da montagem da fuselagem de aeronaves exigiu também o desenvolvimento do processo de rebitagem em estágio único (one up assembly) das seções de fuselagem, igualmente realizado com o uso de robô industrial e de um efetuador robótico multitarefas projetado e desenvolvido no âmbito do projeto AME. Ambos os processos de nivelamento e de rebitagem – nas versões industriais – estão sendo utilizados pela EMBRAER desde 2012”, ele conta.
O segundo desafio do projeto AME, atualmente em curso, é o de automação da montagem de asas de aeronaves, “um processo crítico”, como sublinha Gonzaga. Orçado em R$ 11 milhões, o projeto também conta com o apoio da FINEP.
O domínio da tecnologia de movimentação e medição de componentes de grande porte capacitou o ITA a elaborar e executar o projeto de Automação da Montagem de Grandes Estruturas (AGE), desenvolvido em parceria com a Petrobras, e utilizar manipuladores robóticos para a montagem automatizada de tanques de petróleo. “Nesse projeto a tecnologia de rebitagem foi substituída pela de soldagem, e, por isso, tivemos que utilizar a tecnologia de soldagem robotizada das partes. E é essa tecnologia será testada na construção do protótipo do tanque de petróleo”, explica Gonzaga.
Noutro projeto, no valor de R$ 6 milhões, financiado conjuntamente pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela Embraer, o LAM desenvolve um simulador de voo com base robótica móvel. O objetivo é otimizar o ciclo de desenvolvimento de aeronaves, o desenvolvimento de leis de controle de voo e o treinamento de pilotos. Serão usados os componentes robóticos e sistemas metrológicos para grandes volumes utilizados nas parcerias com a Embraer e Petrobras, devidamente adaptados às demandas do simulador de voo. O projeto prevê, ainda, a construção de um ferramental para adaptar o cockpit de uma aeronave da Embraer, com as interfaces aviônicas e de controle, inceptors (side sticks, pedais e manetes) no braço robótico, e adequação do movimento do robô para simular o movimento do avião, além de um sistema visual que permita a imersão do piloto no ambiente de voo virtual.
O domínio das tecnologias de automação, a coerência dos projetos desenvolvidos pelo laboratório e o portfólio de parcerias com empresas contribuíram para credenciar o ITA como a unidade EMBRAPII de Manufatura Aeronáutica (UE-ITA) em 2014. A Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (EMBRAPII) http://embrapii.org.br/ é uma organização social qualificada pelos Ministérios da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e da Educação (MEC), com a missão de apoiar instituições de pesquisa tecnológica em áreas de competência selecionadas, para que executem projetos de desenvolvimento de pesquisa tecnológica para inovação, em cooperação com empresas do setor industrial. No último edital, foram selecionadas 10 Unidades EMBRAPII que terão acesso a R$ 1,4 bilhão para projetos em inovação.
A Unidade Embrapii no ITA terá foco nas cadeias produtivas de Aeronáutica de Defesa. “Trabalhamos com o conceito de transbordamento de tecnologia, como ocorreu nos projetos desenvolvidos com a Embraer e a Petrobras. Essa mesma tecnologia pode ser utilizada na fabricação de helicópteros ou na área espacial, incluindo parcerias com o Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE), afirma Gonzaga. Todos os projetos alcançam os níveis 6 e 7 de maturidade na escala Technology Readiness Levels (TRL) https://www.nasa.gov/content/technology-readiness-level/#.VUvPd45Viko de avaliação de maturidade tecnológica, cuja escala vai de 1 a 9. “Nossos projetos estão maduros o suficiente para serem usados na indústria”.
A unidade Manufatura Aeronáutica abrange três linhas de pesquisa: Manufatura Digital, Processos de Fabricação Avançados e Automação da Manufatura. “Na área de manufatura digital, estamos fazendo simulações e análises de processos de manufatura que incluem a interface homem máquina”, ele afirma. A UE-ITA desenvolve projetos na área de manufatura aditiva (prototipagem rápida), além de implementar projetos em robótica e automação. “Estamos desenvolvendo um exoesqueleto para movimentação de carga. O robô – na verdade, um braço robótico, é acoplado à carga e o operador, por meio de um sensor, indica a direção do transporte”, explica.