De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipa de investigação liderada por Kyung Mun Min e Seonghwan Choi, do Departamento de Processamento de Materiais do Instituto de Ciência dos Materiais da Coreia (KIMS), desenvolveu um novo modelo analítico que, utilizando apenas informações microestruturais de materiais metálicos, pode prever em segundos o comportamento mecânico anisotrópico de chapas. Esta tecnologia permite reduzir significativamente o tempo e os custos necessários para o design de processos de conformação de materiais metálicos utilizados em automóveis e baterias, uma vez que elimina a necessidade de experiências repetitivas complexas para prever rapidamente o modo de estiramento e deformação das chapas.
As chapas são amplamente utilizadas em painéis de carroçaria automóvel, invólucros de baterias e componentes eletrónicos. Durante o processo de conformação, podem ocorrer modos de deformação indesejados, como rasgamento, enrugamento e afinamento localizado. Para evitar tais problemas, é necessário prever o comportamento de deformação do material em função da direção. Os métodos tradicionais exigem testes mecânicos repetitivos em várias direções ou a utilização de modelos computacionais de alta precisão, que, no entanto, requerem muito tempo e custos computacionais.
A equipa de investigação focou-se na orientação cristalográfica, que descreve a disposição dos grãos — unidades cristalinas microscópicas que constituem os materiais metálicos. As chapas são compostas por um grande número de grãos, e o processo de fabrico geralmente produz uma orientação preferencial na microestrutura, fazendo com que o mesmo metal apresente diferentes comportamentos de deformação consoante a direção da força aplicada. Os modelos analíticos existentes assumem normalmente que todos os grãos se deformam uniformemente ou estão sujeitos às mesmas condições de tensão, mas os materiais metálicos exibem, na realidade, características de deformação intermédias, que não podem ser totalmente explicadas por nenhuma destas suposições isoladamente. Para resolver esta limitação, a equipa propôs um novo método de análise que quantifica estas características de deformação intermédia através de uma variável intermédia. O modelo, baseado na orientação cristalográfica de grãos individuais, calcula de forma abrangente o comportamento de deformação microscópica e melhora significativamente a velocidade e a precisão para prever o modo de deformação de toda a chapa em função da direção.
O modelo foi validado em vários materiais metálicos, incluindo dois aços inoxidáveis comerciais representativos, uma liga de alumínio industrial e cobre de alta condutividade isento de oxigénio (cobre OFHC). O modelo previu com precisão o comportamento de deformação dependente da direção, reduzindo simultaneamente o tempo de cálculo de várias horas, típico dos métodos analíticos de alta precisão tradicionais, para apenas alguns segundos. Os investigadores demonstraram que, utilizando apenas dados de orientação cristalográfica, é possível prever rapidamente o comportamento de deformação das chapas, sem necessidade de testes mecânicos direcionais repetitivos, aumentando significativamente a eficiência da avaliação da conformabilidade dos materiais metálicos.
Espera-se que esta tecnologia possa ser aplicada a vários processos de conformação de chapas envolvendo aço para automóveis, chapas de alumínio e folhas de cobre. Desempenhará um papel particularmente importante na avaliação da conformabilidade nas fases iniciais do desenvolvimento de novos materiais, bem como no design de moldes e na otimização de processos em ambientes de fabrico reais. O modelo também deverá reduzir a tentativa e erro, ao prever antecipadamente problemas de conformação como rasgamento e enrugamento, melhorando a eficiência do design do processo e reduzindo os custos de fabrico.
O investigador sénior do KIMS, Kyung-mun Min, afirmou que o significado deste estudo reside na proposta de um método de análise eficiente que, utilizando apenas as características microestruturais dos materiais metálicos, pode prever rapidamente o comportamento de conformação, esperando-se que contribua para reduzir o tempo e os custos necessários para o design de processos de chapas metálicas em automóveis, baterias e componentes eletrónicos.
Esta investigação foi apoiada pelo projeto do Grupo de Investigação em Fusão do Conselho Nacional de Investigação em Ciência e Tecnologia da Coreia (NST). Os resultados da investigação foram publicados online a 1 de abril de 2026 no International Journal of Plasticity, uma revista classificada no topo 1,4% na classificação JCR. A equipa de investigação planeia expandir a aplicabilidade do modelo a uma gama mais ampla de análises de conformação de metais e desenvolvê-lo ainda mais num modelo de análise de elementos finitos capaz de prever alterações de desempenho durante o processo de deformação, para aplicação industrial.
