Laboratório de Estruturas Leves - LEL


Máquina de Deposição Automática de Fibras, um dos equipamentos que fazem parte da infraestrutura do LEL
 

Redução de peso é chave para as estruturas modernas. Estruturas economicamente viáveis, com menor peso e menor custo, são essenciais para a realização de uma sociedade sustentável. Os materiais utilizados nessas estruturas no futuro devem ter sua origem em fontes renováveis e devem ser seguramente reciclados ou descartados.

O principal agente de inovação em estruturas leves é o setor aeroespacial e aeronáutico, cuja competitividade depende diretamente do domínio dessas tecnologias. Entretanto, suas aplicações são potencialmente úteis a muitas outras indústrias, notadamente às indústrias automobilística e de auto peças, petróleo e gás, naval, defesa, saúde, lazer, infraestrutura e geração e transporte de energia elétrica e eólica.

Em resposta à necessidade de uma infraestrutura integrada para P&D em estruturas leves, foi criado o Laboratório de Estruturas Leves - LEL. Hoje, o LEL encontra-se em implantação e parcialmente operacional. Instalado no Parque Tecnológico São José dos Campos (SP), está estrategicamente localizado entre São Paulo e Rio de Janeiro, próximo a importantes pólos industriais e instituições de pesquisa e ensino.
Redução de peso é essencial para a competitividade em diversos setores da indústria
 

A infraestrutura laboratorial do LEL estará preparada para atuar em todas as etapas do desenvolvimento de estruturas leves, desde o projeto, modelagem, simulação, produção experimental, até medições e ensaios, cujos resultados são realimentados para refinamento do projeto.






OBJETIVO


Oferecer P&D&I e serviços técnicos especializados em projeto, desenvolvimento e ensaios de estruturas leves (metálicas, compósitos, híbridas) de forma cooperativa com a iniciativa privada, instituições de P&D e universidades do país e do exterior.


PRINCIPAIS MERCADOS

  • Aeroespacial e aeronáutico
  • Automotivo
  • Petróleo e gás
  • Transportes
  • Saúde
  • Energia
  • Infraestrutura


PROJETOS DE PESQUISA


Estruturas aeronáuticas metálicas avançadas


– Objetivos:
  • Desenvolvimento de processos de união para redução de peso: soldagem por atrito (FSW), juntas coladas por adesivos, novos prendedores mecânicos;
  • Desenvolvimento de processos avançados de conformação: Conformação Superplástica (SPF), Creep Age Forming;
  • Caracterização micrográfica e mecânica de corpos de prova (resistência, vida em fadiga);
  • Modelagem de juntas (FEM);
  • Modelagem de processos de conformação (FEM);
  • Aplicação e análise desses processos na fabricação de estruturas aeroespaciais de forma integrada.
 
– Parceiros:
  • IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
  • ITA – Instituto Tecnológico de Aeronáutica
  • POLI (USP) – Escola Politécnica - Universidade de São Paulo
  • EESC (USP) – Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo
  • FEM-UNICAMP – Faculdade de Engenharia Mecânica - Universidade de Campinas
  • FEI – Centro Universitário da FEI
  • EMBRAER – Empresa Brasileira de Aeronáutica
 

Desenvolvimento e aplicação da tecnologia de compósitos em estruturas aeronáuticas
 
– Objetivos:
  • Desenvolver conhecimento tecnológico em processos de compósitos para aplicações aeronáuticas;
  • Estudos de caso: redução de peso (10 a 15%) e redução de custo (cerca de 10% ou maior), comparados às estruturas aeronáuticas metálicas usuais;
  • Atuar no desenvolvimento completo do produto: engenharia, fabricação, materiais e ensaios.
 
– Parceiros:
  • IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
  • ITA – Instituto Tecnológico de Aeronáutica
  • POLI (USP) – Escola Politécnica - Universidade de São Paulo
  • EESC (USP) – Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo
  • IEE (USP) – Instituto de Eletrotécnica e Energia – Universidade de São Paulo
  • FEG-UNESP – Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - UNESP
  • FEM-UNICAMP – Faculdade de Engenharia Mecânica - Universidade de Campinas
  • EMBRAER – Empresa Brasileira de Aeronáutica 
 

Desenvolvimento dos processos de laminação automatizados em estruturas aeronáuticas
 
– Objetivos:
  • Desenvolver conhecimento tecnológico em processos de laminação automatizados de compósitos, tais como: Tape Laying, Fiber Placement, e outros;
  • Aplicar tecnologias selecionadas em uma estrutura aeronáutica usual para avaliar avanços;
  • Desenvolver documentos técnicos passíveis de serem utilizados em futuros projetos deste campo;
  • Avaliar metodologias, softwares e equipamentos para processos de laminação automatizados.

– Parceiros:
  • IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
  • ITA – Instituto Tecnológico de Aeronáutica
  • EESC (USP) – Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo
  • EMBRAER – Empresa Brasileira de Aeronáutica


INFRAESTRUTURA


Organização espacial e áreas de atuação do LEL
 

O LEL dispõe de infraestrutura voltada para modelagem e simulação computacional, para produção experimental e para medições e ensaios, oferecendo apoio em todas as etapas do desenvolvimento de estruturas leves. Veja a listagem dos recursos disponíveis em cada área do laboratório:

 
  • LEL - principais equipamentos
 

Compósitos: 

– Sala Limpa Classe 9 (ISO 14.644):
  • Máquina de Deposição Automática de Fibras (Automated Fiber Placement) (4 m x 3 m)
  • Máquina de Laminação Automática de Fitas (Automated Tape Laying) (12 m x 4 m)
  • Máquina de Termoconformação de Compósitos (Hot Drape Machine) (6 m x 1,5 m)
  • Máquina de Corte de Tecidos CNC (3 m x 1,8 m)
  • RTM, VaRTM e Infusão (1,1 m x 0,6 m x 0,4 m)
  • Laminação manual

– Oficina:
  • Autoclaves (Ø1,0 m x 1,5 m; 450ºC / Ø1,5 m x 4,0 m; 250ºC)
  • Estufa para cura fora de autoclave (8 m x 3,5 m)
  • Câmara Fria para armazenamento de prepregs e resinas (4,6 m x 3,6 m x 2,5 m)

Metálicos:
 
  • Equipamento de Soldagem por Atrito (Friction Stir Welding) (5-axis, 30kW spindle)
  • Prensa de Conformação Superplástica e Conformação a quente (150 t / 1000ºC / 40 bar)
  • Centro de usinagem CNC
  • Torno mecânico CNC
  • Serra

Ensaios e análises:


  • Equipamento de ensaios mecânicos (100 kN; câmara térmica (-150ºC a 350ºC)
  • Sistema de ensaios mecânicos dinâmicos e estáticos (100 kN e 250 kN; câmara térmica (-120ºC a 310ºC)
  • Durômetros
  • Ultrassom
  • Equipamento para análise de tensão residual
  • Câmara de névoa salina
  • Câmara para condicionamento climático de corpos de prova (Limites de temperatura: -75ºC a 180ºC / Limites de umidade: 10% a 98% UR)
  • Microscópios para análise micrográfica
  • Equipamentos de preparação de amostras
  • Equipamento de medição tridimensional
  • Laser Tracker

Softwares de engenharia

  • CATIA V5 – Projeto e modelagem (CAD)
  • CAE – FEA (NASTRAN/PATRAN) – Modelagem e simulação por Elementos Finitos

Softwares de simulação de compósitos

  • ACE v2 - Advanced Composite Environment – Processo para Laminação Automática (Fiber Placement e Tape Laying)
  • Fibersim – Modelagem e Simulação de processos de fabricação em compósitos
  • PAM-RTM – Simulação dos processos RTM, VaRTM e Infusão
  • SYSPLY – Projeto, análise e otimização de estruturas em material compósito; simulação do comportamento mecânico de estruturas em compósitos; previsão de distorção em materiais compósitos e moldes


ARTIGOS TÉCNICOS


Assessment of automated fiber placement coverage generation algorithms
Wellington Lombardo Nunes de Mello; Rynaldo Zanotele Hemerly de Almeida; Alex Camilli Bottene

Research and development on composites : a strategy to overcome technological challenges
Marco Antonio Grecco D'Elia; Alex Camilli Bottene; Luiz Eduardo Lopes

Experimental evaluation of automated fiber placement manufacturing parameters
Alex Camilli Bottene; Wellington Lombardo Nunes de Mello; Rynaldo Zanotele Hemerly de Almeida

Development of complex shape composite structures – An automated fiber placement application
Alex Camilli Bottene; Wellington Lombardo Nunes de Mello; Rynaldo Zanotele Hemerly de Almeida; Priscila Prado Gomes



INSTITUIÇÕES FINANCIADORAS

  • BNDES (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social)
  • FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos)
  • FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo)
  • SDECT (Secretaria de Desenvolvimento Econômico, Ciência e Tecnologia do Estado de São Paulo)
  • IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
  • Prefeitura Municipal de São José Dos Campos

 
Mais sobre este centro
 
Contatos
  • Núcleo de Estruturas Leves
  • lel@ipt.br
    Tel.: (12) 3905-3354
  •  
  • LEL – Laboratório de Estruturas Leves
  • lel@ipt.br
    Tel.: 12 3905-3354