Uma revisão sistemática de 29 publicações de acesso aberto mapeou o standing atual da fabricação aditiva na aviação, identificando os principais benefícios e obstáculos à adoção mais ampla. Os pesquisadores Jorge Oliveira e Pedro-alpargelo-Cruz, com base em Universidade Nova de Lisboaconduziu a revisão usando uma pesquisa baseada em Scopus. Seu trabalho foi apresentado na 6ª Conferência Internacional sobre Indústria 4.0 e fabricação inteligente e publicada em Procedia Ciência da Computação.
A revisão enfatiza barreiras em andamento em certificação, custo e repetibilidade, além de destacar o progresso em áreas como peças estruturais leves, cadeias de suprimentos descentralizadas e fabricação sustentável. Ele consolida as descobertas da literatura revisada por pares publicada entre 2012 e 2024 e apresenta uma análise de conteúdo e bibliométrica que visa orientar futuras prioridades de pesquisa.
Metodologia de pesquisa e critérios de seleção de artigos
A certificação e a repetibilidade continuam sendo barreiras críticas à implementação em setores regulamentados como a aviação. Vários artigos da revisão identificam a ausência de padrões unificados como uma grande restrição à adoção de componentes impressos em 3D em sistemas críticos de vôo. Um estudo enfatiza a importância de “medições rigorosas de referência” para avaliar dados de simulação e teste para componentes de steel. Outros argumentam que os processos atuais de validação são mal adequados aos métodos de fabricação de camada por camada da AM.
As preocupações da qualidade do materials também se repetem no conjunto de dados. Os pesquisadores relatam problemas com porosidade, acabamento superficial e estresse residual, principalmente em peças fabricadas usando fusão de leito de pó. As ligas de alumínio são frequentemente usadas devido à sua proporção favorável de força / peso, mas geralmente exigem pós-processamento para atender aos padrões de aviação. A variabilidade nos parâmetros de construção adiciona complexidade ao teste e qualificação.
Desenvolvimento histórico de tecnologias aditivas e padrões de classificação
As modernas tecnologias de impressão 3D surgiram no início dos anos 80, começando com sistemas de resina Curabilizados por UV por Hideo Kodama. A estereolitografia de Charles Hull levou à comercialização de impressoras 3D em 1987. Sintertação seletiva de laser e modelagem de deposição fundida seguidas emblem depois. A revisão categoriza as tecnologias atuais usando padrões ISO/ASTM: fusão de leito em pó, deposição de energia direcionada, jato de ligante, fotopolimerização de IVA e extrusão de materials, entre outros.
Os sistemas híbridos, combinando a moagem de CNC com processos de energia direcionados, também ganharam terreno. Essas tecnologias suportam uma variedade de materiais, incluindo metais, polímeros e cerâmica, permitindo sua integração em vários componentes da aviação. Os processos metálicos dominam a literatura revisada devido à sua relevância para peças estruturais.
Avaliações de custo e sustentabilidade produzem resultados mistos
Vários estudos analisam a viabilidade econômica da AM para a aviação, com conclusões conflitantes. Um relatório custa uma economia de até 33,2% em aplicações aeronáuticas específicas, enquanto outros citam aumentados de despesas devido à aquisição de máquinas, custos de materiais e pós-processamento. A maioria dos artigos concorda que a AM é atualmente mais adequada para componentes de baixo quantity e alta complexidade, onde os custos de ferramentas para métodos tradicionais seriam proibitivos.
Os benefícios ambientais são mais consistentes. A pesquisa aponta para o desperdício de materials reduzido, menos etapas de usinagem e baixas índices de “compra para voar”. Um artigo encontra uma redução de 60% no consumo de materials em aplicações de Metallic AM. Ainda assim, a revisão observa que essas economias dependem da geometria e do design do ciclo de vida e podem ser compensados por pós-processamento intensivo em energia.
Peças de reposição e produção descentralizada como casos de uso da aviação primária
Vários estudos discutem as implicações do AM para a logística de peças de reposição e a manutenção de aeronaves. Os inventários digitais e a produção distribuída podem diminuir os tempos de entrega e eliminar o estoque, especialmente para aeronaves herdadas com peças descontinuadas. Os modelos de simulação mostram que a fabricação descentralizada pode reduzir as necessidades de transporte e melhorar a disponibilidade de aeronaves.
A otimização da topologia e a consolidação de peças são centrais para esses resultados. Os métodos aditivos permitem que os engenheiros reprojetam componentes para redução de peso e eficiência estrutural. Isso suporta esforços contínuos na aviação comercial para melhorar a eficiência de combustível e reduzir as emissões. No entanto, o sucesso nessas áreas depende das habilidades da força de trabalho, maturidade do software program e acesso a dados em tempo actual para fluxos de trabalho de manutenção.
Instruções futuras de pesquisa direcionar simulação, padrões e integração digital
A revisão identifica várias áreas subexploradas, onde é necessária pesquisa para desbloquear a adoção mais ampla da AM. Isso inclui o desenvolvimento de ferramentas de simulação de processo, protocolos de qualificação e métodos de tratamento de superfície para metais. Também há ênfase na necessidade de treinamento especializado para equipar os engenheiros com habilidades de design para Am, bem como na integração de sistemas de IA e IoT para suportar o monitoramento automatizado e a manutenção preditiva.
Enquanto agências regulatórias como o Agência de Segurança da Aviação da União Europeia (Easa) e o Administração Federal de Aviação (FAA) Realizaram workshops sobre certificação AM, os padrões formais permanecem em estágios iniciais. ISO/TC 261o Comitê Técnico de Manufatura Aditiva, está desenvolvendo documentação, mas a harmonização entre as jurisdições globais é incompleta.
A fabricação aditiva na aviação mostra um claro potencial técnico, mas seu papel permanece limitado sem estruturas que garantem repetibilidade, rastreabilidade e escalabilidade econômica.
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A imagem em destaque mostra a visualização de rede de co-ocorrências de palavras-chave na literatura revisada. Imagem by way of Oliveira e alabanha-Cruz.