UnB desenvolve motor de foguete inédito no Brasil com impressão 3D metálica

A Universidade de Brasília (UnB), que atua há mais de duas décadas em pesquisas em propulsão espacial, desenvolveu recentemente um motor de foguete inovador com uso de manufatura aditiva por impressão 3D metálica. O trabalho é resultado de mais de dez anos de pesquisa conduzida no Laboratório de Propulsão Química (LPQ) da Faculdade de Ciências e Tecnologias em Engenharia (FCTE), no Campus UnB Gama.

A trajetória da UnB na área de propulsão híbrida teve início em 1999, quando a Universidade passou a pesquisar essa tecnologia de forma sistemática, tornando-se pioneira no desenvolvimento de motores-foguete híbridos no hemisfério sul. Os primeiros estudos utilizaram oxigênio gasoso como oxidante e polietileno de alta densidade como combustível, em configurações com múltiplas portas de combustão. Ao longo dos anos, a pesquisa evoluiu e consolidou competências científicas e tecnológicas que permitiram alcançar o atual estágio de maturidade.

Segundo o professor Carlos Alberto Gurgel, do Departamento de Engenharia Mecânica (ENM) da UnB, a evolução da tecnologia ocorreu de forma contínua. “Em 2004, realizamos os primeiros lançamentos de foguetes com o par propelente óxido nitroso e parafina sólida. No ano seguinte, a UnB teve um projeto aprovado no âmbito do Programa UNIESPAÇO para aplicação dessa tecnologia em foguetes de sondagem”, afirma.

A partir desse projeto, foram realizados diversos lançamentos bem-sucedidos com o foguete SD-1, o que consolidou a atuação da Universidade na área de propulsão híbrida. “Desde então, o grupo passou a receber recursos de diferentes agências de fomento e hoje conta com o laboratório de testes de propulsores híbridos mais estruturado do Brasil”, destaca Gurgel. O professor ressalta ainda que essa atuação contínua possibilitou a formação de recursos humanos em todos os níveis e posicionou o grupo entre os mais reconhecidos no tema, no Brasil e no exterior.

Com cerca de três quilos, o motor desenvolvido com impressão 3D metálica foi projetado para operar em condições extremas de pressão e temperatura. A tecnologia representa um avanço relevante para a soberania tecnológica brasileira na área espacial, ao demonstrar a capacidade nacional de conceber e fabricar componentes críticos para missões espaciais.

A iniciativa surgiu no contexto do projeto SARA – Satélite de Reentrada Atmosférica, liderado pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), com apoio e financiamento da Agência Espacial Brasileira (AEB). O satélite exigia um sistema de propulsão capaz de retirá-lo da órbita e redirecioná-lo à Terra ao final da missão. A UnB foi selecionada para desenvolver o motor no âmbito do Programa UNIESPAÇO, parceria firmada desde 1997 entre a AEB e instituições de ensino, com foco no estímulo ao desenvolvimento tecnológico e à formação de recursos humanos para o setor espacial.

Mesmo após a descontinuidade do projeto SARA, oficializada no final de 2018, a equipe da UnB manteve as pesquisas em propulsão espacial. Ao longo dos anos, a Universidade desenvolveu motores de foguete com potencial de aplicação em programas de perfil semelhante, voltados a missões suborbitais, plataformas de experimentação em microgravidade e tecnologias de reentrada atmosférica.

Em um cenário sem modelos consolidados no país, o grupo criou metodologias próprias e empregou ligas metálicas de alto desempenho para conceber um motor leve, compacto e apto a operar em ambientes extremos. A peça foi fabricada por meio de impressão 3D metálica no Instituto SENAI de Inovação em Sistemas de Manufatura e Processamento a Laser, em Joinville (SC). O projeto reúne parcerias nacionais e internacionais e é considerado estratégico para o fortalecimento da tecnologia espacial brasileira.

De acordo com o professor Olexiy Shynkarenko, coordenador do projeto e do Laboratório de Propulsão Química da FCTE, o principal desafio esteve no ineditismo da abordagem no Brasil. “Atuamos em uma área ainda pouco explorada no país. Não havia um histórico consolidado de motores fabricados por manufatura aditiva metálica que servisse como base direta. Isso exigiu o desenvolvimento de soluções próprias, conciliando os princípios clássicos de propulsão com as particularidades do processo de fabricação e as limitações de materiais, geometria e instrumentação”, afirma.

O coordenador ressalta que a impressão 3D metálica permitiu uma mudança estrutural no projeto. “Com essa tecnologia, foi possível substituir um conjunto composto por dezenas de peças por uma única peça monolítica, produzida em dias, e não em meses”, explica. Ele acrescenta que a inovação também impôs desafios técnicos, como o controle de defeitos internos, o acabamento de superfícies críticas, a integração de canais de resfriamento e a adaptação do projeto para viabilizar fabricação, inspeção e ensaios experimentais em condições seguras.

Para o Programa Espacial Brasileiro, a relevância do trabalho vai além do componente desenvolvido. “A importância está no conhecimento acumulado ao longo do processo. Trata-se de uma tecnologia crítica, que envolve propulsão, materiais avançados e experimentação, cujo domínio é fundamental para a autonomia tecnológica do país”, conclui Shynkarenko.

Nesse contexto, a Agência Espacial Brasileira reforça o papel de iniciativas que conectam a pesquisa acadêmica às demandas do setor produtivo. Para o diretor de Inteligência Estratégica e Novos Negócios da AEB, Paolo Gessini, o Programa UNIESPAÇO tem sido fundamental para fomentar o desenvolvimento tecnológico e a inovação no setor espacial nacional.

Segundo Gessini, ao longo das últimas décadas, o Programa viabilizou a criação de laboratórios e de linhas de pesquisa em universidades públicas, contribuindo para a formação de novos profissionais. O diretor ressalta a importância de integrar o desenvolvimento acadêmico ao setor produtivo, de modo a fortalecer a conexão entre a academia e a indústria e acelerar o avanço da maturidade tecnológica e de manufatura no país. “Essa articulação favorece o desenvolvimento de tecnologias alinhadas às demandas reais do mercado, com potencial de aplicação no curto e médio prazo”, afirma.

Sobre o Programa UNIESPAÇO

O Programa UNIESPAÇO foi instituído em 1997 por meio de resolução do Conselho Superior da Agência Espacial Brasileira (AEB), no âmbito dos Programas de Pesquisa, Desenvolvimento e Formação de Recursos Humanos do Programa Nacional de Atividades Espaciais (PNAE). Ao longo dos anos, consolidou-se como um dos principais instrumentos de articulação entre o setor espacial e as universidades brasileiras.

Em 14 de março de 2022, o UNIESPAÇO passou a integrar oficialmente o escopo do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), por meio da Portaria MCTI nº 5.687. Atualmente, o Programa reúne dezenas de projetos com a participação das principais universidades federais e institutos do país.

Entre os temas contemplados estão computadores de bordo para aplicação espacial; materiais avançados, como nanotubos de carbono e proteções térmicas para altas temperaturas; sensores e atuadores para sistemas de controle de atitude; soluções de navegação espacial; além de estudos em aerotermodinâmica de veículos de reentrada.

Na versão atual, a governança do UNIESPAÇO ocorre por meio de um Comitê Gestor e de um Comitê de Relevância Estratégica, com representantes do MCTI, da AEB e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O Programa amplia sua capacidade de estimular a pesquisa científica, o desenvolvimento tecnológico e a formação de recursos humanos qualificados, além de incentivar um ambiente favorável à inovação e ao empreendedorismo no âmbito das ações prioritárias do Programa Espacial Brasileiro.

Sobre a AEB

A Agência Espacial Brasileira (AEB), órgão central do Sistema Nacional de Desenvolvimento das Atividades Espaciais (SINDAE), é uma autarquia pública vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), responsável por formular, coordenar e executar a Política Espacial Brasileira.

Desde a sua criação, em 10 de fevereiro de 1994, a Agência trabalha para viabilizar os esforços do Estado Brasileiro na promoção do bem-estar da sociedade, por meio do emprego soberano do setor espacial.