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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.
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
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
Acompanhe a programação do Painel PEMM 2024, que acontecerá entre os dias 07 a 09 de outubro de 2024.
Apresentações Orais: Centro de Tecnologia, Bloco F - Sala F-222
Coffee Break e apresentações da modalidade Pôster: Centro de Tecnologia, Bloco F - Sala F-227
Confira a lista completa das apresentações AQUI.
Confira a programação completa AQUI
A portaria da banca examinadora da vaga MC-193 na área de Corrosão (lotação: COPPE) encontra-se publicada no Boletim BUFRJ. Clique AQUI para acessar.
Além disso, também está disponível na página oficial do concurso AQUI.
Membros Internos:
Prof. Luis Marcelo Marques Tavares – Professor Titular – COPPE/UFRJ - Presidente
Profa Ana Maria Rocco – Professora Associada – EQ/UFRJ
Prof. Luiz Henrique de Almeida – Professor Titular – COPPE/UFRJ
Prof. Achilles Junqueira Bourdot Dutra - Professor Titular – COPPE/UFRJ
Membros Extermos:
Profa Zehbour Panossian – Pesquisadora - IPT
Prof. Roberto Manuel Torresi – Professor Titular - USP
Prof. Wislei Riuper Ramos Osorio – Professor Associado - UNICAMP
Prof. Paulo Cesar Borges – Professor Titular - UTFPR
Prof. Fernando Benedicto Mainier – Professor Titular - UFF
Prof. Alvaro Augusto Oliveira Magalhães - Pesquisador - Petrobrás/CENPES
Publicado em 03/10/2024
O Programa/Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais tem a honra de convidar toda a comunidade para a palestra: Breaking Resolution Limits with Topological Materials.
A ser proferida pela Profa. Kayla Nguyen, Department of Physics, University of Oregon.
Data: 10/10/2024
Local: Sala F222
Horário: 15:00h
Abstract: Electrons play a pivotal role in stabilizing matter, but they are also tools that can reveal the underlying physics of complex systems from high energy physics to condensed matter. Electrons can be used as imaging probes, where properties of matter such as ferroelectricity, magnetism or topology can be observed atom-by-atom. In this talk, I will discuss a new type of electron probe which can image orbital angular momentum, torque transfer and chiral order of topological structures in ferroelectrics. I will also show how electron ptychography, an iterative computation imaging technique, can improve resolution beyond the numerical aperture of the electromagnetic lenses to the sub-angstrom limit in a conventional electron microscope. Using this technique, we essentially develop a ‘computation lens’ approach to imaging, opening opportunities to explore new physics in emergent materials beyond physical lenses in a cost-effective manner, and thus expanding access to high-resolution imaging approaches to a broader range of institutions.
Resumo: Os elétrons desempenham um papel fundamental na estabilização da matéria, mas também são ferramentas que podem revelar a física subjacente de sistemas complexos, desde a física de altas energias até a matéria condensada. Os elétrons podem ser usados como sondas de imagem, onde propriedades da matéria, como ferroelectricidade, magnetismo ou topologia, podem ser observadas átomo a átomo. Nesta palestra, discutirei um novo tipo de sonda eletrônica que pode imagem o momento angular orbital, a transferência de torque e a ordem quiral de estruturas topológicas em ferroelettricos. Também mostrarei como a pticografia eletrônica, uma técnica de imagem computacional iterativa, pode melhorar a resolução além da abertura numérica das lentes eletromagnéticas, chegando ao limite sub-angstrom em um microscópio eletrônico convencional. Usando essa técnica, desenvolvemos essencialmente uma abordagem de "lente computacional" para a imagem, abrindo oportunidades para explorar novas físicas em materiais emergentes, além das lentes físicas, de forma econômica, expandindo assim o acesso a abordagens de imagem de alta resolução para uma gama mais ampla de instituições.
Publicado em 02/10/2024.
Os projetos de pesquisa do PEMM intitulados DETEPIG e SISTEMA DE AVALIAÇÃO DA INTEGRIDADE DOS REVESTIMENTOS POLIMÉRICOS INTERNOS DE DUTOS "TOPSIDE" DE FPSO ATRAVÉS DE TÉCNICAS NÃO DESTRUTIVAS – SAIREP são finalistas da Categoria II: “Transporte, Dutos, Refino e Abastecimento”, do Prêmio ANP de Inovação Tecnológica 2024.
Ambos os projetos foram coordenados pela Profa. Gabriela Ribeiro Pereira e pelo Prof. Cesar Giron Camerini e foram realizados pela equipe de ensaios não destrutivos do Laboratório de Ensaios não Destrutivos, Corrosão e Soldagem (LNDC).
O projeto DETEPIG foi desenvolvido em parceria com a Petrobras e da parte da UFRJ, além dos professores Gabriela Ribeiro Pereira e Cesar Giron Camerini, participaram os alunos Lucas Braga Campos (discente de mestrado do PEMM e pesquisador do LNDC), Mariana Burrowes Moreira Guimarães (discente de doutorado do PEMM e pesquisadora do LNDC) , Iane de Araújo Soares (Mestre pelo PEMM e pesquisadora do LNDC), Lucas Maciel Coelho da Silva (técnico do LNDC) e Vitor Manoel de Araújo Silva (Doutor pelo PEMM).
No projeto DETEPIG foi desenvolvida uma ferramenta de inspeção de baixo custo e portátil, que necessita de apenas um operador para detecção de derivações clandestinas em linhas de transporte de derivados de petróleo com o objetivo de aumentar a frequência de monitoramento e a segurança das operações contra furtos. Sensores de última geração de indução eletromagnética, que operam com base na técnica de correntes parasitas (Eddy Currents), foram incorporados em um PIG instrumentado, uma tecnologia consolidada no mercado com estrutura de utilização e operação já instalada nos dutos, fazendo com que a implementação e o uso da ferramenta sejam mais simples, não necessitando de modificações nas linhas. Testes em escala apresentaram excelentes resultados, sendo possível identificar e localizar precisamente derivações a partir de 6 mm de diâmetro, ou seja, 4 mm menor que o exigido no requisito do projeto. Estudos de POD (Probability of Detection) mostraram que o sistema possui a capacidade de identificar furos de 5 mm de diâmetro, em 90% das inspeções, com 95% de confiabilidade. Adicionalmente, testes de campo em um duto mapeado, mostraram que o “DETEPIG” foi capaz de observar processos de corrosão nos dutos com perdas de material menores que 20% da espessura da parede, adicionando outra funcionalidade ao escopo original. Garantindo à ferramenta desenvolvida a possibilidade de ser utilizada, juntamente com a inspeção de trepanações clandestinas, para avaliação contínua da integridade dos dutos.
Já o projeto do SISTEMA DE AVALIAÇÃO DA INTEGRIDADE DOS REVESTIMENTOS POLIMÉRICOS INTERNOS DE DUTOS "TOPSIDE" DE FPSO ATRAVÉS DE TÉCNICAS NÃO DESTRUTIVAS – SAIREP foi desenvolvido em parceria com a Galp, o ISQ e da parte da UFRJ participam os professores Gabriela Ribeiro Pereira e Cesar Giron Camerini, além dos alunos Caio Henrique Alves de Souza (discente de graduação do DMM e técnico do LNDC), Lucas Braga Campos (discente de mestrado do PEMM e pesquisador do LNDC), Thiago Tôrres Matta Neves ( discente de doutorado do PEMM), Marcella Grosso Lima (Doutora pelo PEMM e pesquisadora do LNDC), Iane de Araújo Soares (Mestre pelo PEMM e pesquisadora do LNDC), Lucas Maciel Coelho da Silva (técnico do LNDC) e Vitor Manoel de Araújo Silva (Doutor pelo PEMM).
Neste projeto foi desenvolvido uma solução de inspeção a ser aplicada em campo para investigar e monitorar a integridade dos revestimentos poliméricos internos (PEAD e FBE) aplicados em tubos “topside” de aço carbono em plataformas FPSO. A equipe do LNDC/COPPE/UFRJ desenvolveu um protótipo para inspeção localizada através de um colar de transdutores que é acoplado a superfície externa dos tubos para coleta dos sinais ultrassônicos. A ferramenta desenvolvida possui um design e projeto estrutural compacto, sendo de fácil montagem e baixo peso agregado. Adicionalmente, ela possui um sistema eletrônico próprio e compacto, permitindo que a configuração dos parâmetros ultrassônicos e a coletada de dados da inspeção seja feita de modo remoto, através de uma rede Wi-Fi própria. Além da identificação de regiões onde ocorreram falhas no revestimento interno através dos sinais ultrassônicos, esta ferramenta também apresentou resultados promissores para o monitoramento da perda de espessura dos tubos devido a corrosão interna.
O Prêmio ANP de Inovação Tecnológica tem como objetivo reconhecer e premiar os resultados associados a projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I), que representem inovação tecnológica de interesse do setor de Petróleo, Gás Natural, Biocombustíveis, Petroquímica, Energias Renováveis, Transição Energética e Descarbonização, desenvolvidos no Brasil por instituições de pesquisa credenciadas pela ANP, empresas brasileiras e empresas petrolíferas, com utilização total ou parcial de recursos da Cláusula de PD&I, presente nos contratos de Exploração e Produção (E&P); reconhecer e premiar dissertação de mestrado desenvolvida no âmbito do Programa de Formação de Recursos Humanos da ANP (PRH/ANP) bem como reconhecer e premiar personalidades que tenham gerado contribuições relevantes de PD&I para o setor.
A Cerimônia de Premiação (restrita a apenas alguns participantes) será realizada no dia 02/12/2024 na Casa Firjan. Entretanto, a Cerimônia será exibida no Canal Oficial da ANP no Youtube.
A relação completa dos finalistas pode ser consultada no site da ANP.
O DMM/PEMM parabeniza os envolvidos.
Publicado em: 30/09/2024
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