Ex-bolsista da Funcap atua com inovação de ponta em Engenharia nos Estados Unidos
7 de novembro de 2018 - 11:19
Para pessoas leigas, é difícil perceber que hoje, com a sofisticação de produtos e serviços, uma das características do mundo é a complexidade cada vez maior de informações e materiais com os quais as empresas precisam lidar diariamente. Na Engenharia, por exemplo, enquanto muitos ainda vêem edificações como se fossem feitas basicamente de cimento, tijolos e concreto, há uma grande quantidade de elementos que compõem as estruturas. Lidar com essa complexidade exige cálculos matemáticos sofisticados, que demandam esforço dos profissionais e investimento por parte das empresas.
Vendo neste mercado uma oportunidade, o engenheiro civil Flávio Vasconcelos de Souza, ex-bolsista de mestrado da Funcap, investiu no desenvolvimento de modelos matemáticos que facilitam o trabalho de projetar estruturas e materiais compostos, o que ajuda a reduzir o tempo que seria necessário para obter os resultados. Além disso, esses modelos podem ser aplicados em computadores com menos capacidade de processamento do que os cálculos tradicionais, o que também significa uma redução de custos.
O trabalho desenvolvido por Flávio Souza é um exemplo claro de aplicação da pesquisa científica em soluções que podem chegar ao mercado e melhorar a vida da sociedade. A MultiMechanics, empresa fundada em 2010 por ele e seu sócio Leandro Castro, tem atuação no mercado brasileiro e norte-americano, conquistando um espaço relevante no universo de desenvolvimento de soluções para Engenharia: hoje é uma das companhias parceiras da francesa Dassault Systèms (DS), desenvolvedora de softwares que incluem a plataforma Abaqus, atualmente a solução mais usada no mundo em projetos de alta complexidade na área de Engenharia.
De acordo com Flávio, sua trajetória começou em 2000, quando ainda na graduação começou a participar de projetos de pesquisa com o professor Jorge Soares, atual diretor de inovação da Funcap e docente titular do Departamento de Engenharia de Transportes da Universidade Federal do Ceará. A partir desta experiência, ele se interessou pela modelagem multi-escala.
Esta área trabalha com o desenvolvimento de algoritmos que simulam o comportamento, em estruturas (como as usadas em construções de pontes ou edificações, por exemplo), dos compósitos. Estes compósitos são materiais formados pela combinação de vários elementos que compõem a base do que é usado em setores como as indústrias de construção civil, naval, aeroespacial e automobilística. Um dos desafios da Engenharia é descobrir como os diferentes elementos dos compósitos interagem e se unem para garantir a integridade dos elementos estruturais. É nestas ligações que existe, por exemplo, o risco do início de fissuras.
Com apoio da Funcap através de uma bolsa, Flávio trabalhou em seu mestrado em Engenharia de Transportes com modelagem multiescala de materiais asfálticos utilizando o Método dos Elementos Finitos, uma ferramenta numérica para solução de equações diferenciais. “A Funcap foi uma peça importante, visto que através da bolsa pude me dedicar integralmente à pesquisa”, afirma ele.
Na modelagem multi-escala, são construídos modelos com algoritmos a partir de fórmulas matemáticas, o que permite a simulação das estruturas em computador mantendo a fidelidade nas escalas microestruturais. Isso permite a redução de custos nos projetos, evitando que sejam construídos modelos reais em laboratório para estudar o comportamento dos materiais. Como envolvem cálculos extremamente complexos, as simulações demandam máquinas com alto poder de processamento.
“Embora os resultados fossem bastante promissores do ponto de vista de precisão e robustez do método, eram necessários grandes computadores para rodar simulações não tão grandes. Ou seja, existia uma limitação para aplicação industrial”, explica Flávio. As suas pesquisas, então, foram desenvolvidas para aprimorar estes algoritmos, tornando-os mais eficientes e possibilitando que eles pudessem ser feitos em menos tempo e em equipamentos mais simples. Em uma área que envolve projetos com custos altos, como a Engenharia, estas melhorias podem representar significativa economia para as empresas.
“O primeiro passo foi escrever um código computacional desde seu rascunho utilizando linguagens de programação modernas que pudessem compartimentalizar métodos e funções e permitissem fáceis expansão e manutenção do código”, afirma o pesquisador. Seu doutorado teve como foco o cálculo das propriedades homogeneizadas de materiais heterogêneos, ou seja, modelos genéricos que permitissem calcular as propriedades de materiais heterogêneos em todas as direções em uma única solução, sem a necessidade de carregá-los em todas as direções.
“Eu acreditava que seria possível extrair todas as propriedades em um único cálculo, pois a informação estava contida na microestrutura do material e não em um eventual carregamento aplicado”, destaca Flávio. Como resultado do doutorado, ele desenvolveu uma metodologia que era de 6 e 21 vezes mais rápida do que a tradicional. “Mas era preciso avançar mais para tornar o método prático para aplicações industriais que requerem simulações realísticas em curto espaço de tempo e com limitação de memória”, destaca.
Após concluir o pós-doutorado nos Estados Unidos, Flávio voltou para o Brasil e, com a empresa iniciando sua entrada no mercado, redesenhou o código para melhorar a performance e começou a pensar em novos métodos que também pudessem aumentar a velocidade de execução do programa. Com isso, passou a prestar serviços de consultoria e realizar projetos de pesquisa. “Em 2016, recebemos mais um importante auxílio da Funcap através do Programa Inovafit, que proveu suporte financeiro para desenvolvermos um trabalho em materiais cimentícios, tendo em vista uma relação sólida projetada com a Eletrobras Furnas”, afirma.
Entre 2016 e 2017, ele e o sócio desenvolveram e submeteram um pedido de patente para um novo método capaz de comprimir os dados de simulação. De acordo com o pesquisador, a solução é capaz de reduzir o uso de tempo e memória entre 5 e 20 vezes, dependendo do nível de compressão. “Somado com o ganho da nova formulação matemática, nosso código pode resolver problemas reais utilizando a metodologia multi-escala em computadores de mesa ou até mesmo laptops”, informa.
Atualmente, a MultiMechanics opera oferecendo software para simulação de materiais que ajudam as empresas a acelerar o ciclo de vida de desenvolvimento de produtos, prevendo virtualmente falhas em materiais a partir de sua microestrutura. “O desafio continua e estamos trabalhando para aumentar ainda mais a eficiência dos nossos produtos e acelerar a inovação com materiais avançados, integrando engenharia de materiais com projetos de partes estruturais”, conclui Flávio.
Em sua atuação no mercado, a empresa tem importantes parceiros, como a Solvay, maior indústria química da Bélgica, que além de cliente é um dos investidores e usa softwares da MultiMechanics para entender o comportamento de seus produtos e desenvolver novos materiais. Outro cliente de peso é o Army Research Laboratory (Laboratório de Pesquisa do Exército Americano), que usa softwares em aplicações relacionadas a armaduras de tanques de guerra e otimização topológica para impressão 3D.
Saiba mais
http://www.multimechanics.com/about-multimechanics/
https://www.solvay.com/en/stories/How-MultiMechanics-evolved-from-customer-to-collaborator.html
https://www.materialstoday.com/composite-processing/news/solvay-invests-in-testing-software/
http://www.digitaleng.news/de/multimechanics-releases-multimech-18-0/
https://www.compositesworld.com/products/multimech-180-features-improved-accuracy-and-speed
https://www.youtube.com/watch?v=bVYVkugBObw&feature=youtu.be