Software ajuda a indústria a projetar peças mais leves e eficientes

Sistemas de Engenharia Assistida por Computador (CAE, sigla do inglês Computer-Aided Engineering) têm auxiliado a indústria a projetar peças com topologia – forma e estrutura internas e externas – ideal para suportar as condições em que deverão operar, como temperatura, pressão, vibrações, esforços diversos etc. e produzi-las com o mínimo de matéria-prima possível. Ou seja, lançando mão de um software para otimização topológica por meio da tecnologia CAE.

Os softwares de otimização topológica possibilitam à indústria esculpir virtualmente peças mais leves, usando um determinado volume de matéria-prima e monitorando a sua resistência.

Esses atributos são função do design. “Você fornece parâmetros ao software com as qualidades e características que precisa naquela peça e o programa mostra o caminho do design que precisa ser seguido para que ela apresente aquelas propriedades”, resume Ricardo Doll Lahuerta, engenheiro mecatrônico responsável pela pesquisa que, com financiamento conjunto do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da FAPESP, e da empresa VirtualCAE, está promovendo um enorme salto de qualidade nesse tipo de ferramentas.

Recém-lançado, e ainda com vários aprimoramentos em curso, o Virtual.Pyxis já está licenciado para departamentos de pesquisa avançada de grandes multinacionais e para o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), conceituada escola de engenharia do mundo.

A ferramenta aumenta as exigências que os engenheiros possam fazer sobre as características da peça a ser projetada, ao mesmo tempo em que reduz o tempo e os custos dessa fase de projeto.

Em geral, esses softwares necessitam de informações relativas às condições nas quais a peça deverá operar (como tensões, compressões, vibrações ou temperatura que deverá suportar) e também com as restrições às quais o projeto deve se ater: o nível máximo de flexibilidade e de deformação que a peça pode suportar e também detalhes do processo de fabricação que será utilizado (injeção de polímeros, fundição, impressão 3D etc.).

O grande diferencial do Virtual.Pyxis é que ele é capaz de processar um número muito maior de variáveis e de restrições do que os disponíveis no mercado e a um custo muito menor, graças a um algoritmo de última geração.

“Nosso algoritmo consegue processar um número maior de variáveis, sem tanta necessidade de capacidade computacional. Isso possibilita aumentar a precisão de qualquer projeto de estrutura a um custo muito menor. É especialmente útil quando se projetam mecanismos nos quais é importante um certo grau de flexibilidade, que exige uma quantidade muito maior de variáveis. Hoje, a maioria dos softwares de otimização topológica trabalha buscando a maior rigidez possível, o que muitas vezes não é o ideal em um projeto”, explica Lahuerta.

O Virtual.Pyxis permite análises mais complexas e possibilita trabalhar com materiais não lineares e também permite incluir, de forma muito precisa, restrição de frequência no projeto, atributo importante quando se quer evitar que duas peças adjacentes vibrem na mesma frequência ressonante. Também é o único que funciona com diferentes solvers externos de cálculo, incluindo os mais usados pela indústria metalmecânica.

Amplamente usadas pelas indústrias mais inovadoras e competitivas do mundo, essas ferramentas têm presença ainda incipiente na indústria nacional. Por isso, depois de 10 anos atuando como representante no Brasil de desenvolvedores estrangeiros desses produtos, ao conhecer as pesquisas de Lahuerta, a VirtualCAE decidiu apostar no desenvolvimento de uma alternativa nacional: o Virtual.Pyxis.

O software da VirtualCAE tem aplicações imediatas num amplo leque de indústrias. Já vem sendo usado para projetar componentes automotivos, equipamentos agrícolas, ferroviários e peças ligadas à segurança veicular. Também pode ser usado para encontrar processos de fabricação com custo menor, como é o caso de alguns componentes fabricados através de dobra e solda que, feitos por fundição, apresentam melhores propriedades mecânicas, maior durabilidade, redução do número de componentes e do tempo de montagem, eliminando a soldagem. “O apoio da FAPESP tem sido essencial”, afirma Valmir Fleischman, sócio-fundador da VirtualCAE.

Mas as possibilidades de aplicações futuras são muito mais amplas. Um exemplo é o aprimoramento de próteses e órteses. “A rigidez excessiva das próteses ósseas, por exemplo, favorece o enfraquecimento da parte do osso com que se conectam. Com este software, poderemos projetar a peça com o grau ideal de flexibilidade”, explica Lahuerta.

Ele lembra ainda que o desenvolvimento da impressão 3D – que imprime de forma gradativa, camada a camada – possibilitará fabricar peças compostas de vários materiais combinados numa estrutura que será capaz de oferecer propriedades mais avançadas, ou seja, propriedades que dificilmente seriam obtidas com o processo de manufatura atual.

“No futuro, seremos capazes de projetar a estrutura interna de uma peça combinando materiais em escala cada vez menor, até chegarmos à escala atômica. Isso ampliará enormemente as possibilidades de projeto. Poderemos, por exemplo, projetar uma peça com certas características inteligentes, tornando-a mais leve e eficiente. Com os softwares atuais, isso exigiria uma capacidade computacional proibitiva”, explica Lahuerta.

“Com um software bem mais barato, mais fácil de ser customizado e com acesso à capacitação para uso, muitas vezes nossos clientes conseguem amortizar o investimento feito no Virtual.Pyxis já no primeiro projeto”, garante Leandro Garbin, sócio-fundador da empresa que apostou na inovação.

Mesmo ainda em fase de aprimoramentos do software, a VirtualCAE já licenciou o produto para importantes multinacionais como a Thyssenkrupp (unidade da China), a AGCO, multinacional americana de equipamentos agrícolas, e até para um dos laboratórios de pesquisa do MIT que presta serviços, inclusive, para o departamento de defesa dos Estados Unidos. A inovação já levou a empresa de software nacional a abrir filiais na Alemanha e nos Estados Unidos e manter representantes no México, Colômbia, Turquia, China e Taiwan.

VirtualCAE: http://virtualcae.com.br
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Contatos: Leandro Garbin: leandro@virtualcae.com.br  |  Ricardo Doll Lahuerta - ricardodoll@usp.br