Chapas metálicas são usadas hoje em quase todos os ramos da indústria, da automotiva à elétrica, na construção de máquinas, na produção de móveis e na indústria de embalagens, por exemplo. Existe uma enorme variedade de ligas, espessuras, revestimentos e cores disponíveis.

As chapas são normalmente entregues em grandes rolos, as chamadas bobinas, ou em placas. Até chegar ao produto final, o material é processado em várias etapas: é aparado, cortado, dobrado, comprimido, estampado ou gofrado. Um pré-requisito para o processamento sem problemas de produção é, portanto, um controle da qualidade que garanta que o material atenda a todas as especificações exigidas.

Para tornar isso possível, o Instituto Fraunhofer de Máquinas-Ferramentas e Tecnologia de Conformação (IWU) desenvolveu uma solução à qual deu o nome de “testador de material” e que permite verificar a qualidade das chapas de forma rápida e fácil antes da primeira etapa de processamento.

Os pesquisadores desenvolveram testes de estresse mecânico já consolidados e os combinaram com um software de aprendizagem de máquina. Isso criou a possibilidade de previsão do comportamento do respectivo material em todas as etapas de processamento.

 

Aprendizagem de máquina

 

Inicialmente, uma pequena parte da chapa é cortada e colocada em uma máquina de teste. Então, um punção com a forma de um hemisfério - também pode ter um formato diferente, dependendo da aplicação planejada - pressiona o material até uma profundidade pré-definida.

Um sensor mede a curva deslocamento-força, registrando quanta força é necessária para deformar o material até certo ponto. "A partir desses resultados de medição, o software de análise tira conclusões sobre o comportamento de deformação sob pressão e avalia a adequação da chapa para o processo de produção planejado", explicou Matthias Riemer, gerente de projeto do Fraunhofer IWU.

Para que o software seja capaz de criar uma previsão confiável, a cada novo tipo de chapa metálica um grande número de amostras individuais é primeiro deformado na máquina de teste.

Os valores medidos da curva força-deslocamento gerada a partir disso são usados como dados de treinamento para os algoritmos de aprendizagem de máquina. Isso cria um perfil de comportamento do tipo de chapa metálica que é tomado como referência. Ao testar um rolo de chapa de outro lote do mesmo material, os algoritmos comparam seus valores medidos com o perfil existente e visualizam o resultado em um gráfico.


Operadores da produção recebem então um depoimento diferenciado sobre a capacidade de carga e comportamento de cada material, sem a necessidade de lidar com detalhes técnicos. Um simples símbolo no software testador de material fornece informações sobre se a chapa está “ok”, “limítrofe” ou mesmo se é “refugo”. Se a análise mostrar que a chapa entregue não atende às especificações acordadas, a empresa pode realizar novos testes nas mercadorias e, eventualmente, devolvê-las ao fornecedor ou ajustar o processo de fabricação.

 

Programação interna

 

O software para este projeto foi programado pelos próprios especialistas da Fraunhofer IWU. Funciona com os computadores de controle comuns dos sistemas de teste nas fábricas e todo o processo de teste é concluído em apenas 15 segundos.


O testador de material do Fraunhofer IWU representa um avanço em relação aos conceitos de teste anteriores, nos quais a chapa de metal era examinada visualmente quanto a rachaduras ou defeitos após o teste de carga. “Não olhamos para o material, mas sim examinamos os resultados da medição usando os algoritmos de aprendizagem de máquina. Esse prognóstico é mais confiável e diferenciado do que um teste de estresse convencional ”, informou Riemer. Ele enfatiza ainda ser importante que o teste do material ocorra antes da primeira etapa de processamento: “Alguns fabricantes acham desnecessário o teste de entrada e confiam inteiramente nas especificações acordadas com o fornecedor. Isso pode ser arriscado."



Foto: Na máquina de testes, um estampo hemisférico empurra o componente a ser conformado a uma profundidade predeterminada. O perfil da força de deslocamento é analisado para levar a conclusões detalhadas sobre a qualidade do material (Fraunhofer IWU)

 

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