Quando em 1919 o primeiro avião comercial levantou voo, o engenheiro alemão Hugo Junkers sabia que havia revolucionado a indústria da aviação. O Junkers F.17 foi a primeira aeronave para uso civil feita totalmente de chapas de “duralumínio”, ligas da série 2XXX (Al, Cu e Mg). Nesse momento, o metal leve e resistente decolou junto com a indústria aeronáutica em voos sempre maiores. Hoje, a busca do setor é por inovações capazes de reduzir o consumo de combustível, aumentar o conforto dos passageiros e garantir a segurança.
As companhias aéreas têm investido em novas soluções e a indústria do alumínio tem sido parceira fundamental nesta empreitada.
Aposta
Além do aprimoramento das ligas existentes no mercado, uma das principais apostas do setor são as ligas de terceira geração de alumínio-lítio. Comparada às tradicionais, “apresenta de 7% a 12% mais rigidez mecânica, resistência superior à propagação de trincas e tenacidade melhorada em temperaturas baixas”, ressalta o engenheiro aeronáutico Milton Lima, do Instituto de Estudos Avançados do Comando da Aeronáutica. Por isso, as novas ligas de Al-Li representam uma garantia para a segurança dos últimos modelos de aviões. “Esses fatores levam à uma melhor tolerância ao dano e maior confiabilidade, mesmo em condições de pressurização adversas dentro da fuselagem”, afirma.
De olho nesse mercado, no segundo semestre de 2014, a Alcoa inaugurou a maior planta de produção de placas de alumíno-lítio, em Lafayette (Indiana) nos EUA, e assinou um contrato plurianual com a Boeing estimado em um bilhão de dólares. O objetivo é o suprimento de componentes de liga de alumínio-lítio que irão revestir as asas e todas as partes estruturais das aeronaves produzidas pela multinacional americana, com foco nos últimos projetos da companhia.
“A demanda de alumínio aeroespacial é forte e deve se manter assim no futuro próximo. O recente investimento da Alcoa na maior instalação mundial de produção de alumínio- -lítio, e em um novo tensionador de chapas espessas em Davenport, Iowa, posicionam a Alcoa como uma das principais fornecedoras de aplicações de alumínio e alumínio-lítio para a próxima geração de aeronaves”, afirma a Alcoa, que tem no segmento aeroespecial sua maior fonte de lucro.
Em 2014, outro contrato de peso foi estipulado entre a multinacional e a Pratt & Whittney, produtora de motores aeronáuticos e espaciais, no valor de 1,1 bilhão de dólares e duração de 10 anos. A parceria é estratégica para a produção do primeiro motor turbofan com pás do fan frontal de alumínio, o PurePower Geared Turbo Fan da Pratt & Whitney, que será utilizado no A320neo, o avião de última geração da Airbus produzido em 2014.
Novas ligas
O principal concorrente do alumínio são os compósitos. Usados em aeronaves como o Airbus 350 XWB e o Boeing 787 Dreamliner, “eles possuem um custo de produção dez vezes mais caro que as ligas de alumínio-lítio”, afirma o professor da Escola Superior de Engenharia e Gestão (ESEG) Marcelo Gonçalves, doutor em metalurgia pela Universidade de Sheffield (Inglaterra).
Mas além do maior custo, os compósitos trazem muitas dúvidas quanto a sua confiabilidade e resistência, em uma área em que evitar falhas e problemas técnicos é prioridade. Por isso, as propriedades técnicas e o conhecimento acumulado sobre as ligas de alumínio-lítio têm sido a salvaguarda da indústria sobre o material. No que compete à utilização dos materiais compósitos, “ainda não se sabe ao certo quais metodologias devem ser adotadas para a verificação de rupturas internas e quais serão os custos envol vidos”, afirma Lima. Outro problema dos compósitos, “é o fato de o material fraturar em forma de lâminas afiadíssimas, o que pode agravar os riscos [para os passageiros] em um acidente aéreo”, completa. Além disso, as ligas de Al-Li apresentam outras vantagens: “os painéis de compósitos são difíceis de moldar, o que atrasou o projeto de fabricação do Boeing 787 em cinco anos”, diz.
As ligas de última geração oferecem o potencial de reduzir o peso de aplicações em fuselagem de corredor único (em até 10 por cento em comparação aos compósitos) e amortizar custos de fabricação, operação e manutenção dos aviões em até 30% em comparação com modelos com uso intensivo de compósitos. Consequentemente, a leveza das chapas de Al-Li contribuem para uma maior eficiência em termos de combustível, característica sempre almejada pelo setor. No quesito conforto, “elas oferecem condições equivalentes às dos aviões com uso intensivo de compósitos, como pressão mais alta na cabine, janelas grandes e maior umidade”, afirma a Alcoa.
A tecnologia para a produção desta liga, no entanto, depende de um know- -how complexo, pois o lítio é um elemento altamente reativo. A expertise no campo pertence a poucas indústrias, que guardam os dados técnicos da fabricação protegidos por sigilo comercial.
Aplicação
Um dos destaques do sucesso do alumínio no setor é o Boeing 737, revestido em sua estrutura com 70% de ligas de alumínio da série 2XXX em regiões de maior tensão, como a fuselagem, e da série 7XXX em outras partes, como as asas e o piso. Com oito mil unidades vendidas desde a década de 1960, o 737 é o modelo de maior sucesso da história e utiliza hoje as ligas inovativas.
A quarta família da série, a 737 MAX, está prevista para 2017 com expectativa de produção de 42 aviões por mês em um mercado em forte expansão. Esta família de aviões widebody, com corpo longo e corredor duplo, é o carro-chefe da carteira de pedidos e tem grande expectativa de crescimento.
“Não há dúvidas de que o mercado está convergindo para esse tamanho, que é onde a flexibilidade da malha e a eficiência do custo convergem. Os modelos 737-800 Next-Generation e o novo 737 MAX 8 oferecem aos nossos clientes o maior potencial de receita nesse nicho de porte médio”, diz Randy Tinseth, vice-presidente de marketing da Boeing Aviação Comercial.
Apenas em 2015, a IATA (Internacional Air Transport Association) projeta 7% de crescimento no mercado de aviação global. Em recente pesquisa feita pela Airbus, a gigante da aviação mostrou que a demanda do setor dobra a cada 15 anos. Assim, o salto esperado de passageiros, de 8 milhões em 2013, é de 16 milhões em 2028. Para atender às necessidades desta indústria, que precisa produzir 36.770 novas aeronaves até lá – movimentando 5,2 trilhões de dólares -, o alumínio se reinventa constantemente à procura de melhores soluções.
Ao lado das chapas de Al-Li, outra solução do setor é a combinação de fibra de vidro e painéis de alumínio e epóxi. Conhecido como GLARE, o material é utilizado pela Nasa em estruturas espaciais e foi escolhido pela Airbus para a fabricação da estrutura do Airbus 380, o maior avião em número máximo de passageiros, com até 850 assentos. O modelo consome sozinho nove vezes mais metal e ligas de alumínio do que o 747-8 e o A320.
Brasil
Por aqui, a Boeing inaugurou em 2014 um novo centro de pesquisa e tecnologia no Parque Tecnológico de São José dos Campos, em São Paulo. Um dos objetivos é o desenvolvimento de materiais avançados para a indústria aeroespacial. “O Brasil possui alguns dos tecnólogos mais inovadores do mundo, e este centro certamente será um catalisador para permitir uma colaboração global que beneficiará tanto o Brasil quanto a Boeing”, afirma Paul Pasquier, vice- -presidente de Tecnologia Global do Centro de Pesquisa e Tecnologia da Boeing.
Além da pesquisa, uma das prioridades da empresa, em conjunto com a Alcoa, é a reciclagem de ligas de alumínio aeroespacial em um programa de ciclo fechado, iniciado em 2013, que reintroduz no mercado 3,5 mil toneladas de alumínio por ano. Atualmente a multinacional “recicla a sucata interna de alumínio-lítio, que representa a maior parte da sucata de processo total de alumínio-lítio, ou seja, desde o lingote até o produto enviado ao cliente”, diz a Alcoa.
A necessidade de reciclagem no pós-uso dos aviões já é realidade. No final do ano passado, foi anunciado que quatro modelos Boeing da antiga Viação Aérea São Paulo (Vasp), falida em 2005, deram origem a panelas industriais. Isso graças às particularidades do metal, que permite que seja refundido diversas vezes sem perder suas características.
O cenário é promissor: da linha de produção à reutilização de materiais, a indústria se compromete com a constante busca por inovação. O que garante para o alumínio um lugar no futuro da aviação sem turbulências.
