Os adesivos estruturais são materiais de colagem resistentes a cargas, utilizados para unir metais, compósitos, plásticos e outros substratos em drones e sistemas não tripulados. As tecnologias de adesivos epóxi, acrílicos, de poliuretano, em película e flexíveis apoiam as estruturas de UAV, UGV, USV, AUV e ROV, incluindo estruturas de aeronaves, componentes do casco, suportes de carga útil, conjuntos de propulsão, baterias e componentes eletrónicos.
Esta página apresenta os principais fornecedores de adesivos estruturais com soluções para distribuir cargas pelas juntas, reduzindo simultaneamente a dependência de fixadores mecânicos.
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Os adesivos estruturais criam ligações capazes de suportar cargas entre metais, compósitos, plásticos e outros materiais, sem depender exclusivamente de parafusos, rebites ou soldadura. Em drones e sistemas não tripulados, a colagem com adesivos estruturais pode reduzir o número de elementos de fixação, contribuir para uma construção leve e distribuir as cargas por uma área de colagem mais ampla.
ET5429 da Permabond
A seleção do adesivo depende de mais do que os valores de resistência publicados. Os materiais do substrato, a preparação da superfície, a geometria da junta, a espessura da linha de colagem, a temperatura, a vibração, a fadiga, a humidade, a exposição a produtos químicos, as condições de cura e o rendimento de fabrico influenciam, todos, o desempenho. As tecnologias de adesivos epóxi, acrílicos, poliuretânicos e outras atendem, portanto, a diferentes requisitos nas estruturas de UAV, UGV, USV, AUV e ROV.
Os adesivos estruturais epóxi são amplamente utilizados em aplicações onde a elevada resistência, a rigidez, a resistência ambiental e a durabilidade da ligação são prioridades. Um adesivo epóxi de alta resistência pode unir metais, compósitos, cerâmicas e determinados plásticos, dependendo da formulação e da preparação da superfície. Os sistemas epóxi estruturais são particularmente relevantes para montagens permanentes de estruturas de aeronaves, painéis e compósitos.
Os adesivos acrílicos estruturais, incluindo os sistemas de metacrilato, podem proporcionar um rápido desenvolvimento de resistência, tenacidade e uma ligação eficaz numa ampla gama de substratos. A sua cura relativamente rápida torna os sistemas de adesivos acrílicos estruturais úteis em ambientes de produção onde é importante reduzir o tempo de fixação.
Muitos adesivos estruturais de poliuretano proporcionam maior flexibilidade do que os sistemas epóxi estruturais rígidos. Isto pode ajudar as juntas a tolerar vibrações, impactos, movimentos térmicos e diferenças na rigidez do substrato. A resistência à temperatura, à humidade e outras propriedades ambientais dependem da formulação específica e devem corresponder às condições de funcionamento previstas.
Os cianoacrilatos convencionais desenvolvem rapidamente resistência à manuseamento e podem ser úteis para componentes pequenos e de encaixe perfeito ou para montagens secundárias. A sua capacidade de preenchimento de espaços, resistência à temperatura, desempenho face a impactos e durabilidade ambiental variam consideravelmente consoante a formulação. Por conseguinte, não devem ser considerados como um substituto universal dos adesivos estruturais aeroespaciais em juntas primárias que suportam cargas.
Os adesivos e selantes de silicone são úteis em situações em que as juntas têm de tolerar movimento, expansão térmica, vibração ou exposição ambiental. O seu papel difere geralmente do dos adesivos estruturais de alta resistência, uma vez que a flexibilidade, a vedação e o alívio de tensões são frequentemente mais importantes do que a elevada rigidez da junta ou a capacidade de transferência de carga.
Os adesivos em película fornecem uma quantidade controlada de material de colagem numa camada pré-formada. São amplamente utilizados em processos controlados de colagem aeroespacial, de compósitos, de painéis sanduíche e de estruturas alveolares, onde a espessura consistente da linha de colagem e a distribuição do adesivo são importantes. Dependendo do sistema, poderá ser necessária a cura a temperaturas elevadas e a aplicação de pressão, incluindo a pressão produzida através do processamento com saco de vácuo.
Os adesivos de uma componente simplificam a preparação do material, mas podem requerer calor, humidade, luz UV ou outro mecanismo de cura. Os adesivos de duas componentes combinam componentes reativos antes da aplicação e estão disponíveis em epóxi, acrílico, poliuretano e outras composições químicas. O método de cura, o tempo de vida útil, o tempo de fixação, os requisitos de armazenamento e a taxa de produção devem ser considerados em conjunto.
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Os adesivos estruturais aeroespaciais permitem unir revestimentos, nervuras, longarinas, reforços, painéis sanduíche, carenagens e outras estruturas de voo de UAV. A colagem estrutural distribui as cargas pela área de união e pode reduzir o número de orifícios para fixadores, favorecendo a construção leve em compósitos e materiais mistos. As estruturas primárias também exigem o controlo das cargas de descolamento e clivagem, da fadiga, dos defeitos de colagem, da inspeção, da preparação da superfície e da consistência do fabrico.
Os UGV podem utilizar adesivos estruturais de alto desempenho para painéis da carroçaria, inserções estruturais, conjuntos compósitos, estruturas de proteção e blindagem, bem como suportes de equipamento. Sistemas flexíveis ou reforçados podem ser adequados em situações em que a vibração, o choque, o impacto e as cargas repetidas induzidas pelo solo sejam significativos.
Os sistemas de adesivos estruturais marítimos podem colar secções de casco em compósito, carenagens, tampas, suportes e componentes externos. Os adesivos para estas plataformas devem ser avaliados quanto à imersão, temperatura, exposição à água salgada, pressão hidrostática e ciclos de pressão, quando aplicável, bem como quanto à compatibilidade com os materiais circundantes. A colagem adesiva não deve ser considerada adequada para uma junta primária do casco sujeita a pressão sem uma qualificação específica em termos estruturais, ambientais e de pressão.
Um adesivo para UAV ou um adesivo de colagem estrutural pode fixar caixas de sensores, interfaces de carga útil, antenas, radomes, suportes e estruturas de suporte internas. A colagem pode revelar-se útil nos casos em que a perfuração comprometeria um painel fino, um laminado compósito, um invólucro selado ou uma estrutura transparente às radiações de RF.
Os adesivos estruturais podem suportar suportes de motor, caixas, ímanes, suportes e conjuntos relacionados com a propulsão, desde que qualificados para as temperaturas, vibrações, fadiga, impactos e cargas mecânicas previstas. Os conjuntos rotativos podem também impor cargas centrífugas e térmicas. O projeto da junta deve limitar as tensões localizadas de descolamento e clivagem.
Os módulos de bateria e os componentes eletrónicos podem requerer a colagem combinada com isolamento elétrico, controlo de vibrações ou transferência de calor. Os adesivos estruturais termocondutores podem proporcionar uma fixação mecânica, criando simultaneamente um caminho térmico entre os componentes. O desempenho térmico deve ser equilibrado em função das cargas mecânicas, da facilidade de manutenção, dos requisitos de cura e das propriedades elétricas, as quais devem ser verificadas em vez de assumidas.
A qualificação deve reproduzir, tanto quanto possível, os substratos relevantes, a preparação da superfície, a espessura da linha de colagem, o processo de cura, a geometria da junta, as cargas, a variação de fabrico e as condições ambientais. Os métodos ASTM comuns podem fornecer dados comparativos e informações de controlo de processo para a colagem com adesivos estruturais.
Estes métodos ajudam a caracterizar materiais e processos de colagem, mas os resultados das amostras requerem interpretação por parte de engenheiros. A norma ASTM D4896 adverte contra a utilização direta dos valores de resistência de amostras com sobreposição simples como tensões de projeto admissíveis para juntas estruturais. As aplicações críticas devem também ter em conta a fadiga, o envelhecimento ambiental, a fluência (quando relevante), o modo de falha, a variação de fabrico, a capacidade de inspeção e os ensaios ao nível dos componentes.
A escolha de um adesivo estrutural para aeronaves, de um adesivo estrutural marítimo ou de um material de colagem geral para sistemas não tripulados requer a consideração do processo completo de montagem e fabrico. Os fatores de seleção importantes incluem:
Os requisitos de fabrico também influenciam a escolha entre adesivos epóxi estruturais, acrílicos, poliuretânicos e outras tecnologias. Os adesivos de duas componentes, os sistemas de cura rápida, a aplicação automatizada e, em algumas aplicações, os adesivos estruturais de cura por UV podem reduzir o tempo de montagem. Os sistemas de cura por UV requerem luz suficiente para atingir a área de colagem necessária, enquanto todos os mecanismos de cura devem permanecer compatíveis com a geometria da junta e o controlo do processo.
Para a produção em grande escala, um adesivo de alta resistência e cura rápida para a montagem automatizada de drones pode ser adequado quando proporciona um tempo de trabalho adequado, uma aplicação repetível, um tempo de fixação apropriado e um desempenho a longo prazo comprovado. O melhor adesivo estrutural é, portanto, o sistema que satisfaz os requisitos estruturais, ambientais, de fabrico, de inspeção e de reparação da plataforma não tripulada a que se destina.
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