A Pinweld criou uma tecnologia de soldagem de precisão avançada e inovadora, capaz de unir com precisão componentes plásticos e compostos. O fundos governamentais da Innovate UK abriram portas para chegar ao valioso suporte científico de especialistas do TWI (The Welding Institute) e da Universidade de Bath, que continua a acelerar a tecnologia.
Cenário
Dados indicam que a demanda mundial por tubos plásticos (PVC, PE, PP, ABS) está projetada para aumentar >5% ao ano para mais de 20 bilhões de metros. Um mercado em claro crescimento, tubos plásticos e sistemas de dutos são utilizados para uma variedade de aplicações, desde em fábricas de produtos químicos até tubos metálicos de revestimento na indústria de petróleo e gás, e o transporte de água e gás no setor de serviços públicos.
Por melhor que este crescimento tenha provado ser, ele tem sido limitado pelos desafios e potenciais impactos negativos que os métodos de junção existentes têm tido na economia de projetos. Existem também desafios de longo-prazo associados à redução de vazamentos e a indústria britânica de água se comprometeu a reduzir os vazamentos em 50% até 2050. Um desafio-chave é conseguir redes “sem vazamentos” ou, no mínimo, com perdas ultrabaixas. Além disso, e com metas à parte, os vazamentos (a maioria dos quais ocorre na junta) podem causar danos ambientais significativos e revelar-se caros, sendo que só o Reino Unido reporta mais de 3 bilhões de litros de água perdidos a cada dia (de acordo com estatísticas do Conselho do Consumidor de Água).
Dois dos principais métodos de união de tubos plásticos são a fusão de topo e a solda por eletrofusão. Ambos os processos de soldagem são comprovadamente eficazes, mas são demorados, sujeitos a desafios ambientais, caros de implementar (custos de montagem de eletrofusão e longos tempos de soldagem/resfriamento) e podem resultar em vazamentos nas juntas se não forem completados corretamente, por pessoal treinado e qualificado. Além disso, os custos de instalação associados à soldagem por fusão de topo e eletrofusão foram identificados como um dos fatores limitantes que impedem algumas indústrias de abraçar totalmente o potencial dos sistemas de tubos plásticos, portanto os instaladores de dutos estão constantemente procurando métodos de união mais eficientes e robustos.
Projeto Pinweld e Tecnologia Pinweld de Tubos Plásticos
A solda de pinos é um novo processo de soldagem de plástico que utiliza uma ferramenta compacta, leve, autorreguladora e de baixo consumo de energia para unir componentes plásticos. Ao contrário das tecnologias atuais, que podem envolver mecanismos de aquecimento caros e equipamentos volumosos, a solda realizada pela tecnologia desenvolvida pela Pinweld utiliza uma técnica minimamente invasiva para aquecer com precisão a interface de dois componentes plásticos. A tecnologia Pinweld foi inicialmente desenvolvida para a união de chapas planas, onde foram obtidas resistências de união próximas à resistência do material de base para uma gama de materiais plásticos.
Se adotada, a este modo de soldagem poderia permitir a realização de juntas ou reparos rápidos e repetíveis em tubos plásticos, sem a necessidade de adesivos, solventes ou acessórios adicionais.
O uso da tecnologia Pinweld tem seus desafios para permitir a soldagem de topo e reparo de tubulações plásticas, notadamente para sistemas de tubulações de maior diâmetro. Porém, com base nas evidências empíricas obtidas, acreditamos que o resultado desejado é inteiramente alcançável em um período de tempo modesto. A visão é construir sobre o bom trabalho e a sólida ciência alcançada pela tecnologia Pinweld existente e desenvolver novos controles, equipamentos específicos para tubos, além das ferramentas e procedimentos para soldagem de tubos termoplásticos de todos os diâmetros.
É proposto um projeto de viabilidade, com o objetivo de desenvolver uma máquina de soldagem de tubos a fim de produzir soldas com uma resistência pelo menos tão boa quanto o material de origem. O sistema protótipo e os pinos serão utilizados para ajudar a identificar os pontos fortes, fracos e potenciais da tecnologia e serão usados para desenvolver e validar procedimentos de soldagem de pinos para uma gama de diâmetros de tubos plásticos.
Espera-se que o projeto produza uma série de melhorias de projeto, que serão objeto de patentes adicionais, incluindo aprendizagem de máquina e controle eletrônico da função mecânica e fornecerá informações chave sobre iterações de projeto do cabeçote e ferramentas de solda de pinos já desenvolvidos. A TWI contribuirá para o processo de projeto do protótipo e fornecerá acesso a conhecimentos especializados, materiais e testes e equipamentos de solda.
A atividade de desenvolvimento comercial se concentrará inicialmente na consolidação da soldagem de pinos como uma tecnologia primária de soldagem de tubos plásticos para as indústrias de petróleo, gás e serviços públicos. Outros mercados globais com potencial significativo incluem processamento químico, nuclear, por hidrogênio e energia. Um código de prática (em consulta com representantes da indústria) será desenvolvido e poderá ser usado para informar uma norma formal para soldagem de tubos usando a tecnologia Pinweld.
A soldagem de tubos de solda de pinos foi testada em um modelo semiautônomo, um tubo de PE soldado com pino. Um desenvolvimento natural será aproveitar a robótica existente e as técnicas de testes não destrutivos para criar um processo rápido de fabricação de solda de tubos plásticos integrados, capazes de construir dutos termoplásticos de forma eficiente e com zero defeitos.
Fonte:
BPF | Pinweld – A New and Revolutionary Plastic Welding Process
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