Análise da deformação de ferramental de montagem de asa por dilatação térmica resultante da variação de temperatura - Silva, Fabrício [UNIFESP] (2024)
A montagem de grandes componentes aeronáuticos em ambientes com temperaturas não controladas é um desafio enorme para a engenharia, tanto de manufatura quanto de projeto de ferramentais e de produto. Nos últimos anos, pressões por aumentos na eficiência, produtividade, qualidade e desempenho dos produtos levaram a mudanças nos requisitos de montagem, particularmente nas tolerâncias dimensionais que são cada vez menores. Em componentes de grandes dimensões como asas, o problema se agrava. A partir da análise de relatórios de conformidade de produção, tanto do produto quanto de ferramental, foi observado que não conformidades relativas ao assentamento das peças nas superfícies do ferramental, ao posicionamento de furos, entre outros problemas geométricos, estavam ocorrendo de maneira intermitente e variável. Apesar do grande número de variáveis envolvidas, da presença de metais dissimilares, e da complexidade da montagem que envolve dezenas de peças, foi identificado que variações na temperatura poderiam contribuir significativamente com estas não conformidades. Estas variações de temperatura se referem especificamente ao ambiente do hangar de montagem e devem ser observadas em pelos menos três aspectos: heterogeneidades (variação) de temperatura dentro do hangar, horizontais e principalmente verticais, variações de temperatura ao longo do dia, e variações de temperatura ao longo do ano. O presente trabalho constatou, a partir de medições térmicas e dimensionais no ferramental de montagem do caixão central de asa de uma aeronave comercial, e do método de elementos finitos (MEF), a ocorrência de variações de temperatura de até 12 °C entre base e viga superior do ferramental, que foram correlacionadas às deformações na estrutura metálica. Os deslocamentos medidos com os sistemas tridimensionais, e validados após processamentos matemáticos, foram utilizados como referência para criar o modelo computacional pelo método dos elementos finitos. O modelo (MEF) aplicado apresentou resultados adequados ao modelo físico medido, provando estar de acordo com as condições de contorno, e podendo ser utilizado como referência para desenvolvimentos futuros ainda na fase de projeto e análise de ferramentais em condições similares.