Tópicos: Processamento de Polímeros, Reologia Computacional, Simulação de Processos Industriais
Os materiais de base polimérica desempenham um papel importante no nosso quotidiano, estando presentes numa grande variedade de produtos, tais como vestuário, escovas de dentes, componentes para automóveis, cabides de plástico, brinquedos, tintas, etc. Devido à sua estrutura intrincada, o seu comportamento pode provocar fenómenos complexos, muitas vezes contraintuitivos, e difíceis de prever. O desenvolvimento de sistemas que envolvam materiais com padrões complexos é, por norma, uma tarefa bastante complicada; a utilização de códigos de modelagem numérica, denominada reologia computacional, pode ajudar a facilitar este processo.
O processo de moldagem por extrusão-sopro é um dos mais utilizados na produção de recipientes vazios. Ao longo do processo, o material é derretido e moldado e, após o arrefecimento, solidifica e mantém a sua forma. Este processo apresenta diferentes graus de liberdade, geralmente definidos pelo designer através de procedimentos experimentais de tentativa e erro, que exigem muitos recursos. Sabendo que o time-to-market é cada vez mais importante, qualquer abordagem que permita reduzir o tempo necessário para a configuração do processo é claramente benéfica.
A Universidade do Minho e o Logoplaste Innovation Lab têm vindo a trabalhar no desenvolvimento de códigos numéricos capazes de simular todas as fases do processo de extrusão-sopro. As versões iniciais dos códigos incluem modelos simplificados, com resultados promissores para geometrias simples. Tendo em conta as vantagens deste tipo de abordagem, a equipa tem trabalhado em versões melhoradas dos códigos, de forma a incluir modelos constitutivos de maior precisão para materiais poliméricos. No entanto, a estrutura de simulação associada a este processo é bastante mais complexa, pois requer o rastreamento de variáveis acopladas suplementares. Estes requisitos adicionais aumentam significativamente o tempo de cálculo e impossibilitam a obtenção de resultados em prazos compatíveis com as necessidades industriais, utilizando computadores convencionais. Estas dificuldades acentuam-se quando são utilizados loops de cálculo para encontrar as soluções ideais.
Este projeto tem como objetivo adaptar a ferramenta de simulação atualmente em desenvolvimento para sistemas HPC, avaliando e otimizando o seu desempenho, e acoplando-a a ferramentas de otimização. O projeto foca-se também na avaliação experimental, através de estudos de casos no setor industrial, permitindo quantificar os benefícios das abordagens estabelecidas.