Pesquisadores da Metalmat e do Programa Engenharia Elétrica (PEE) da Coppe/UFRJ desenvolveram um processo inovador para fabricação de peças essenciais para diversos setores industriais. A técnica envolve controle, automação, robótica, desenvolvimento de software, e permite a fabricação de peças por dois sistemas robóticos independentes, operando em perfeita sincronia.

Chamado de Waam (Manufatura Aditiva com Arco e Arame), esse método foi testado em uma unidade piloto para fabricação de flange de aço, montada na Coppe, onde robôs industriais, soldas e um software desenvolvido pela própria Coppe, chamado iWaam, gerenciam todo o sistema. O projeto, que conta com financiamento e parceria da Shell e Embrapii, foi desenvolvido por pesquisadores do Laboratório Nacional de Tecnologia de Soldagem (LNTSold) e do Grupo de Simulação e Controle em Automação e Robótica (Gscar).

Segundo o professor João Payão, nosso professor do PEMM, “flange é uma peça que se usa em tudo quanto é lugar. Não se fazem mil quilômetros de peça, então você une trechos com flanges. Segundo ele, o projeto é em parceria com a Shell, mas este flange pode ser usado na indústria aeronáutica, militar, ferroviária, aeroespacial, pois tem propriedades especiais de resistência a tração, impacto, corrosão, fadiga, fluência, gravitação. Peças feitas com essa técnica (waam) são muitas vezes melhores que peças feitas com outros processos, como a fundição e o forjamento”, explica.

Essa tecnologia atingiu o grau de maturidade tecnológica (TRL8), ou seja, está pronto para operação industrial e comercial. Ela foi certificada pela empresa LRQA (Lloyds), atestando a capacidade de produzir flanges para a indústria de óleo e gás, atingindo especificações muito rigorosas com alto grau de confiabilidade.

Os pesquisadores do Gscar, orientados pelo professor Fernando Lizarralde, desenvolveram o software que permite operar em perfeita sincronia dois robôs independentes – um braço robótico e a mesa sobre a qual a impressão é feita, e que se inclina e gira suavemente durante o processo de impressão. “Estamos usando Inteligência Artificial (IA) para monitorar os parâmetros do processo, que traz uma economia em energia, emissão de CO² e descarte de materiais, absurda se comparada com o forjamento, um processo de manufatura mais convencional”, afirma o pesquisador Marcel Mendes.

Uma das vantagens do método Waam é que ele permite uma produção mais rápida e eficiente de peças grandes em comparação a máquinas que usam pó metálico. Segundo Marcel Mendes, “com o nosso framework (iWaam), temos um digital twin, com qual conseguimos ter visualização 3D, monitorar os robôs e os parâmetros da soldagem, detectar possíveis anomalias com muita rapidez”.

O professor Payão também menciona que o método Waam oferece flexibilidade no desenvolvimento de peças, “utilizando outra técnica manufatureira como o forjamento, qualquer modificação que fosse necessária, iria requerer um novo modelo, um novo molde. O que demoraria semanas. Na soldagem (manufatura) aditiva, eu pego num pen drive, coloco no computador, faço em minutos. Em fundição levaria semanas, meses. O almoxarifado para armazenar os modelos e moldes teria o tamanho de um pequeno prédio. Com manufatura aditiva, basta um pen drive”, comparou.

Benchmark com os Melhores do Mundo

No início do projeto, a Shell incentivou a equipe a buscar conhecimentos avançados sobre essa tecnologia. Assim, em parceria com a Universidade de Cranfield, na Inglaterra, os pesquisadores aprenderam inovações que aceleraram seu desenvolvimento.

Eficiência energética e redução de resíduos

Comparando os Métodos:

A fabricação convencional consome 69 mil joules de energia, enquanto o Waam consome apenas 11 mil
A produção convencional gera uma pegada de carbono de 10 mil kg de CO2, contra apenas 700 kg com o Waam
Além disso, enquanto o método tradicional gera 169 kg de resíduos, o Waam produz apenas 63 kg, provando sua viabilidade e eficiência

Fonte: COPPE | UFRJ