Técnica inovadora usa materiais miniaturizados para realizar ensaios mecânicos com novas capacidades

Uma equipa de engenheiros do Instituto de Ciência e Inovação em Engenharia Mecânica e Engenharia Industrial (INEGI) desenvolveu um sistema inovador para a caraterização experimental de materiais que assenta na redução da escala dos provetes de ensaio. Entre as vantagens do novo sistema, destaca-se a possibilidade de realizar ensaios de compressão em materiais de espessura fina, a fim de determinar propriedades adicionais, o que seria muito difícil, ou até impossível, de obter com as escalas usuais.

Caracterizar o comportamento mecânico de um material é um passo indispensável no desenvolvimento de qualquer produto. Conhecer o seu comportamento específico, como a resistência ao impacto, tração e compressão, entre outras propriedades, é essencial para avaliar a resposta do material às exigências que a sua utilização impõe.

O ensaio de tração, em particular, é um ensaio universal que determina propriedades fundamentais dos materiais e consiste em submeter um provete a uma solicitação de tração, levando-o à rotura e medindo as caraterísticas de resistência do material e a sua capacidade de deformação plástica.

No entanto, como explica Daniel Cruz, engenheiro no INEGI que participou no projeto, "quando avaliamos um material heterogéneo, os testes à macroescala apenas nos permitem definir propriedades médias, não permitindo distinguir as propriedades específicas de cada uma das estruturas presentes”.

Com este novo equipamento, porém, torna-se possível, "com quantidades reduzidas de matéria, estudar complementarmente e também em direções preferenciais, as diferentes estruturas do material, quando sujeito a diferentes tipos de solicitações”.

Esta otimização pode ser, por exemplo, útil no ensaio de materiais produzidos através de fabrico aditivo ou soldadura, processos que conferem estruturas anisotrópicas e heterogéneas aos produtos, o que tipicamente dificulta a sua caracterização.

Além da realização de ensaios de tração, o equipamento ensaia também materiais em compressão e quando sujeitos a cargas cíclicas. A técnica de miniaturização é especialmente vantajosa em ensaios compressivos, dado que os provetes apresentam um comprimento que ronda dois milímetros de comprimento, permitindo assim minimizar os fenómenos de encurvadura, indesejados para a correta caraterização mecânica do material.