Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais explora reparo de estruturas de aço com WAAM, prolongando a vida útil à fadiga em quatro vezes

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa do Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (Empa) utiliza a tecnologia de manufatura aditiva por arco elétrico (WAAM) para reparar e reforçar componentes de aço danificados, prolongando a vida útil de infraestruturas como pontes. A tecnologia deposita metal camada por camada sobre um substrato, derretendo arame por meio de um braço robótico e arco elétrico, criando "remendos" em estruturas de aço rachadas ou danificadas.

O aço é amplamente utilizado em estruturas de construção, mas corrosão ou tensão podem causar danos. Reparar componentes de aço rachados é geralmente caro e difícil de executar. A pesquisa do Empa visa resolver esse problema, otimizando a geometria dos reforços impressos em 3D para distribuir a tensão, impedindo ou retardando a propagação de trincas. A equipe enfatiza que a chave para o reforço está na forma, e não na quantidade de material utilizado.

Em experimentos, os pesquisadores imprimiram reforços de aço em placas de aço rachadas de diferentes tamanhos e realizaram testes de carga repetitiva. Os resultados mostraram que a vida útil à fadiga das placas reparadas com WAAM pode ser prolongada em até quatro vezes, com as placas que possuíam reforços escalonados em duas camadas apresentando o melhor desempenho.

No entanto, o método também apresenta desafios. Um design geométrico inadequado dos remendos impressos em 3D pode criar novas concentrações de tensão, com o ponto de risco localizado na área de contato entre o metal impresso e o substrato de aço. Além disso, a maioria dos sistemas WAAM é baseada em braços robóticos industriais, o que dificulta o transporte para o local da infraestrutura. Atualmente, os componentes danificados precisam ser desmontados e enviados para oficinas para reparo, o que não é viável para peças instaladas no interior de estruturas. O desenvolvimento de impressoras 3D WAAM móveis pode melhorar essa situação.

Além das aplicações de reparo, a equipe do Empa também está explorando o uso de manufatura aditiva de metal e geometrias inteligentes para produzir estruturas que podem ceder sob cargas extremas e retornar à forma original quando a carga é reduzida. Essas estruturas são adequadas para regiões propensas a terremotos, bem como para pontes e dispositivos técnicos que exigem resistência a vibrações. A equipe de pesquisa também está focada em aplicações de produção de componentes mecânicos que exigem resistência à tensão e peso mínimo.

A tecnologia WAAM de metal mostra um amplo potencial no campo de reparos. Por exemplo, na indústria marítima, a tecnologia é usada para reparos sob demanda. A equipe afirma que, por meio da impressão 3D, é possível aplicar reforços de metal com precisão nos locais necessários da estrutura, economizando material, energia e custos.