Cientistas da Universidade de Freiburg, na Alemanha, e da Universidade de Pittsburgh desenvolveram uma plataforma de software que facilita e padroniza a análise de superfícies. A plataforma contact.engineering permite que os usuários criem um gêmeo digital de uma superfície e, assim, ajudem a prever, por exemplo, quão rapidamente ela se desgasta, quão bem ela conduz o calor ou quão bem ela adere a outros materiais.
A equipe incluiu o Dr. Michael Röttger do Departamento de Engenharia de Microssistemas, Prof. Lars Pastewka e Antoine Sanner do Departamento de Engenharia de Microssistemas e o Cluster de Excelência livMatS da Universidade de Freiburg, e o Prof. Tevis Jacobs do Departamento de Engenharia Mecânica e Materiais Ciência na Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh. Eles apresentaram a plataforma de software na revista Surface Topography:Metrology and Properties .

A topografia influencia as propriedades do material

Todos os materiais projetados têm rugosidade superficial, mesmo que pareçam lisos quando vistos a olho nu. Vistos sob um microscópio, eles se assemelham às superfícies de uma paisagem montanhosa.

"É de particular interesse, tanto em aplicações industriais quanto em pesquisas científicas, ter um conhecimento preciso da topografia de uma superfície, pois isso influencia propriedades como adesão, atrito, molhabilidade e durabilidade do material", diz Pastewka.

Economia de tempo e custo na fabricação

Os fabricantes devem controlar cuidadosamente o acabamento da superfície de, por exemplo, automóveis ou dispositivos médicos para garantir o desempenho adequado da aplicação final.

Atualmente, o acabamento superficial ideal é encontrado principalmente por um processo de tentativa e erro, onde uma série de componentes são feitos com diferentes práticas de usinagem e suas propriedades são testadas para determinar qual é o melhor.

Este é um processo lento e caro. "Seria muito mais eficiente usar modelos científicos para projetar a topografia ideal para uma determinada aplicação, mas isso não é possível no momento", diz Jacobs. “Isso exigiria avanços científicos na ligação da topografia às propriedades e avanços técnicos na medição e descrição de uma superfície”.

A plataforma contact.engineering facilita esses dois avanços e padroniza o procedimento:integra automaticamente os vários dados de diferentes ferramentas, corrige erros de medição e usa os dados para criar um gêmeo digital da superfície. A plataforma calcula métricas estatísticas e aplica modelos mecânicos às superfícies, ajudando a prever o comportamento. "Assim, os usuários podem identificar quais características topográficas influenciam quais propriedades. Isso permite uma otimização sistemática dos processos de acabamento", diz Pastewka.

Facilitando a ciência aberta

A plataforma de software também serve como um banco de dados no qual os usuários podem compartilhar suas medições com colegas ou colaboradores. Os usuários também podem optar por disponibilizar suas medições de superfície ao público. Quando publicam os dados, é gerado um identificador de objeto digital (DOI) que pode ser referenciado em publicações científicas.

"Estamos continuamente desenvolvendo engenharia de contato e gostaríamos de adicionar ainda mais ferramentas de análise, por exemplo, para a composição química de superfícies", diz Pastewka. "O objetivo é fornecer aos usuários um gêmeo digital o mais abrangente possível. É por isso que também aceitamos sugestões de melhorias para a plataforma de software de usuários da indústria e pesquisa." + Explorar mais

As origens da rugosidade da superfície:deformação atômica dentro e na superfície de um sólido