Para garantir que estes aços resistem a tempestades, ondas e à agressividade da água salgada durante muitos anos, mantendo-se economicamente viáveis para a produção, investigadores de materiais da Universidade do Sarre e engenheiros mecânicos da Universidade RWTH Aachen estão a colaborar com a especialista em aço Dillinger e outras empresas para desenvolver novos tipos de aço personalizados. O projeto de investigação conta com o apoio de uma verba de 1,2 milhões de euros do Ministério Federal da Economia e Energia da Alemanha.
A produção dos enormes tubos de aço para parques eólicos offshore exige chapas grossas como as produzidas pela siderurgia Dillinger, no Sarre. As chapas, com cerca de dez centímetros de espessura, são soldadas entre si para formar secções de tubos com diâmetros até dez metros. Estas são depois unidas peça a peça com cordões de soldadura adicionais para atingir comprimentos superiores a 80 metros. "O principal problema deste processo é o calor intenso aplicado brevemente ao aço durante a soldadura, que altera a estrutura interna do material. Quanto mais espessas forem as chapas e mais rapidamente forem soldadas em condições de produção, mais drásticas podem ser as deformações estruturais em torno dos cordões de soldadura", explica Frank Mücklich, professor de materiais funcionais na Universidade do Sarre.
O investigador de materiais e a sua equipa desenvolveram técnicas analíticas especiais que podem ser utilizadas para representar quantitativamente todas as alterações na estrutura interna dos materiais. Para tal, o investigador utiliza microscópios eletrónicos e iónicos de alta resolução, incluindo nanotomografia e tomografia de sonda atómica. As informações e sequências de imagens adquiridas em diferentes escalas neste processo são combinadas num computador para formar uma imagem espacial precisa da estrutura do aço, até ao nível de átomo individual. "Isto permite-nos ver, a níveis micro e nano, bem como à escala atómica, que ajustes finos precisam de ser feitos para modificar um material de modo a que este tenha as propriedades desejadas", disse Frank Mücklich, que também dirige o Centro de Investigação Steinbeis para Engenharia de Materiais no campus da Universidade de Saarbrücken.
Os parceiros do projeto estão agora a colaborar com os fabricantes de monopiles EEW Special Pipe Constructions e Sif Group, e com o fabricante de consumíveis de soldadura e fontes de alimentação Lincoln Electric, para otimizar ainda mais o aço de chapa grossa para os processos de soldadura utilizados na construção de turbinas eólicas offshore. “A Dillinger fez investimentos visionários e impulsionou a inovação nos últimos anos para desenvolver uma chapa avançada para o exigente mercado de monopiles”, disse Sebastian Scholl, doutorado em ciência dos materiais e engenheiro de soldadura da Dillinger. “Como resultado, a Dillinger já conseguiu aumentar significativamente a produtividade e contribuir para a redução dos custos de construção de aerogeradores offshore.”.
Scholl acrescentou que também é importante continuar a aumentar a eficiência dos processos de fabrico de materiais pesados, por exemplo, aumentando a velocidade máxima de soldadura alcançável com os aços Dillinger. Os processos de soldadura modernos para chapas grossas, como a soldadura por arco submerso com múltiplos fios ou a soldadura por feixe de eletrões, desempenham um papel significativo neste sentido. "O próximo passo importante será reduzir o tempo de produção. Isto pode ser conseguido com métodos de soldadura de alto desempenho. É por isso que queremos colaborar com os nossos parceiros neste projeto de investigação para desenvolver um aço que satisfaça estes elevados requisitos", disse Scholl.
O professor Uwe Reisgen, diretor do Instituto de Tecnologia de Soldadura e Junção da Universidade RWTH A&M, concorda: “Estruturas de aço gigantescas como estas são absolutamente inconcebíveis sem a tecnologia de soldadura. Para as enormes quantidades necessárias, precisamos tanto de processos de soldadura altamente eficientes como de materiais feitos à medida. Têm de ser fáceis de processar utilizando métodos de soldadura de alto desempenho, sem perder as suas propriedades mecânicas e tecnológicas. Estou muito satisfeito por uma empresa siderúrgica tão competente como a Dillinger querer seguir este caminho connosco.”.
O Ministério Federal da Economia e Energia da Alemanha está a financiar o projeto conjunto com 1,2 milhões de euros no âmbito do programa de investigação energética "Inovações para a Transição Energética". O projeto de investigação tem um orçamento total superior a 1,9 milhões de euros. "Com este projeto, queremos contribuir não só para o desenvolvimento das energias renováveis, mas também para garantir a segurança das instalações de produção na Alemanha e na Europa", afirmou o investigador de materiais Frank Mücklich.
