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Parceria entre Unijuí e Bruning Tecnometal resulta em dissertação de mestrado
O ano era 2019. Um grupo de professores do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Modelagem Matemática e Computacional (PPGMMC) da Unijuí visitava a Bruning, em Panambi, para conhecer alguns problemas que ocorriam na empresa, no setor produtivo, e que poderiam ser investigados pelos pesquisadores da Universidade. Foi neste momento em que os docentes tiveram o primeiro contato com o tema de pesquisa da dissertação do estudante Marcelo Maroski, que envolve o processo de soldagem.
Em 2021, o mestrando apresentou a dissertação que é resultado da parceria entre a Unijuí e a Bruning Tecnometal de Panambi, e que leva como título “Modelagem Matemática da Eficiência Térmica da Soldagem a Arco Elétrico Utilizando Redes Neurais Artificiais”. A pesquisa foi orientada pela professora doutora Airam Teresa Zago Romcy Sausen e teve como coorientador o professor doutor Paulo Sérgio Sausen.
Segundo a professora Airam, o aporte térmico é uma variável importante no processo de soldagem. “Ela está diretamente relacionada às características da junta soldada. Por outro lado, a parcela de calor que realmente é transferida para a peça, na prática, é menor que o calor nominal imposto ou gerado pela fonte de solda. Esse fato acaba influenciando na estimativa da eficiência térmica da soldagem a arco elétrico”, explica Airam.
Nesse contexto, foi desenvolvido um modelo matemático utilizando Rede Neural Artificial para ser utilizado em conjunto com um calorímetro, a fim de se obter uma estimativa prévia da eficiência térmica da soldagem e evitar despesas com ensaios experimentais que produziram resultados abaixo do ideal. O modelo matemático proposto foi validado por meio do método k-fold cross-validation, apresentando baixo erro relativo médio.
Para Marcelo, os pontos importantes e diferenciais de seu trabalho estão na parceria entre Universidade e a indústria. “O tema de pesquisa é inédito no Programa de Mestrado em Modelagem Matemática. Não encontramos algo semelhante à proposta de desenvolver um modelo matemático para estimar a eficiência térmica da soldagem a arco elétrico. Outro ponto importante é a abrangência de três áreas distintas: ciência da computação, modelagem matemática e soldagem industrial”, explica o mestrando.
A soldagem a arco elétrico é um método amplamente utilizado pela indústria. Sua aplicação pode ser encontrada em pontes, carros, implementos agrícolas e muitos outros exemplos. Um dos parâmetros geralmente utilizados para avaliar o processo de soldagem é a eficiência térmica, que permite identificar a parcela de energia produzida que efetivamente está sendo aproveitada. No entanto, determinar esse parâmetro pode acabar se tornando um problema, seja pelas normas técnicas que não conseguem contemplar todas as variações nos parâmetros de solda, seja por todos os custos envolvidos nos experimentos desenvolvidos com o auxílio de calorímetros.
Nesse sentido, a proposta de um modelo matemático que estima, em poucos segundos, a eficiência térmica, a partir da definição dos parâmetros de solda, pode ser de grande auxílio para a indústria. “Utilizando-se o modelo em conjunto com o calorímetro, seria possível evitar a execução de um ensaio experimental com uma combinação de parâmetros para os quais o modelo teria apontado baixo valor de eficiência. Também não seria necessária a realização de um novo ensaio experimental a cada pequena mudança nos parâmetros de solda. Assim, pode-se dizer que a utilização do modelo matemático no meio industrial seria capaz de reduzir a quantidade de ensaios experimentais a serem realizados. Por consequência, isso significaria economia de tempo, mão de obra e recursos financeiros para a empresa que utiliza a soldagem a arco elétrico em seus produtos”, ressalta Marcelo.
Airam destaca a importância de parcerias como essa. “Para nós, Unijuí e PPGMMC, fortalecer a relação empresa e Universidade é um compromisso importante para o crescimento da região Noroeste do Estado do RS. Nosso agradecimento à Bruning Tecnometal de Panambi pela parceria e pela confiança. Esperamos que esses sejam os primeiros trabalhos de muitos que virão”, finaliza a professora.
Estiveram envolvidos nesta pesquisa docentes do PPGMMC da Unijuí, os professores doutores Manuel Osório Binelo e Maurício de Campos, e pesquisadores da Bruning, Diego Tolotti e Paola Lopes.
A mestranda Isabel Matte está dando continuidade à pesquisa desenvolvida por Marcelo, sendo contemplada com bolsa do Programa Mestrado Acadêmico de Inovação (MAI) da CNPq; e o estudante de doutorado Ibson Harter, vinculado à Bruning, está iniciando sua pesquisa no tema de estamparia de ferramenta para indústria.
Por Evelin Ramos, bolsista de Popularização da Ciência da Unijuí