Neste artigo, será apresentado o projeto Bankada, uma proposta multidisciplinar que objetiva a impressão de uma bancada de processos industriais para uso como recurso didático ou aplicação em treinamentos laboratoriais envolvendo controle de processos químicos e industriais.

O início desse projeto se deu através de um docente que se deparou com dificuldades para encontrar uma bancada para fazer controle de estoque e vazão de água, e ainda permitisse o ajuste e a análise dos parâmetros de vazão, temperatura e volumetria para demonstração aos alunos sobre o comportamento de um sistema industrial simples.

Identificada a necessidade, alternativas foram mapeadas, desde encontrar bancadas de processos industriais similares a de laboratórios de grandes empresas (cujo preço variou entre US$ 10 mil e US$ 50 mil a unidade, o que se tornou inviável economicamente para uso acadêmico), a construção de maquetes em escala reduzida (com o revés de ser uma solução com acabamento de baixa qualidade) ou a aquisição de bancadas industriais usadas (com o problema de encontrar bancadas semelhantes para construir um laboratório didático).

Visto que alternativas tradicionais não atenderiam às necessidades para montar um laboratório didático, a solução da impressão 3D veio à mente de um dos participantes da equipe, que ao ver uma impressora 3D levantou a seguinte proposta: “Por que não imprimir a bancada?”.

A partir dessa nova perspectiva, pesquisadores da área de estruturas, materiais, química, mecânica, elétrica e computação começaram a elaborar os primeiros esboços de uma bancada que pudesse ser imprimida, sendo que apenas as partes de atuadores, microcontroladores e fiação seriam acrescentadas ao molde impresso.

Entre os requisitos primordiais para esse projeto está a modularidade dos blocos que constituirão a bancada, visando a permitir a expansão e a criação de arranjos complexos com base nos blocos simples de conexão (como tanques, válvulas de pressão, encanamento modular, etc).

É importante ressaltar que a utilização de materiais de fácil impressão e de baixo custo mantiveram características mínimas de resistência (química, térmica e/ou mecânica), espessura e transparência, para que o custo de manutenção ao longo do ciclo de vida do produto fosse minimizado.

O projeto foi dividido em quatro etapas:

1. Estudo dos materiais.
2. Produção da estrutura da bancada.
3. Posicionamento dos componentes eletrônicos e de controle.
4. Desenvolvimento de uma interface amigável para programação.

No momento, o projeto se encontra entre as fases 1 e 2, nas quais foram definidas grande parte dos materiais que irão compor a estrutura da bancada, assim como os primeiros protótipos dos tanques de água.

Na Figura 1, encontra-se um diagrama esquemático da disposição e ligação de alto nível entre os componentes eletrônicos na estrutura da bancada, já visando a modularidade e a possibilidade de expansão da planta.

Durante a definição dos componentes eletrônicos a serem usados, os projetistas tiveram de escolher entre a utilização de componentes para uso industrial e componentes COTS (commercial off-the-shelf) de uso comercial ou particular. Na situação, optou-se pela utilização de componentes comerciais pelo fato de serem mais acessíveis e inicialmente voltados para uso acadêmico e aprendizagem, e não para instalações industriais.

A utilização de uma estrutura impressa junto de componentes comerciais possibilitou uma redução drástica no custo de fabricação de uma bancada, situando-se entre R$ 2 mil e R$ 5 mil a unidade, sem necessitar de um parque industrial para a sua fabricação, permitindo a construção dela de forma caseira.

Por fim, na última fase está previsto o desenvolvimento de uma interface amigável para a programação da lógica de controle (via código, diagrama de blocos ou equação de controle). Caso seja levado em consideração que o público-alvo não necessariamente tem conhecimentos avançados de programação, ter uma interface gráfica para a construção da lógica de controle torna-se fundamental.

Na Figura 2 é apresentado um diagrama estrutural de um dos tanques, com um nível de detalhamento maior que o da Figura 1. Durante o detalhamento da estrutura do tanque, os projetistas receberam uma série de contribuições de colegas e especialistas, o que levou a uma segunda decisão: tornar o projeto Bankada open source, com disponibilização gratuita de todos os códigos e plantas na Internet.

A equipe do projeto acredita que uma colaboração maior será obtida através do compartilhamento de ideias, e a monetização do projeto será obtida a partir de consultoria e implantação das bancadas para os usuários finais.

O projeto teve um progresso considerável por meio de parceiros que gerenciam fases específicas do projeto, dentre eles: pesquisadores da Universidade Estadual Paulista – Campus Ilha Solteira (UNESP Ilha Solteira), Universidade Estadual de Londrina (UEL) e Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), assim como especialistas das empresas KognaWorks e 3D Criar.

Existia uma previsão inicial para o lançamento do primeiro protótipo em agosto de 2016, porém, devido a imprevistos e atrasos para a prototipação dos tanques e da lógica de controle, esse prazo foi adiado para setembro/outubro de 2016.

O escopo inicial do projeto, que consistia em construir bancadas para laboratórios didáticos, já foi ampliado para a utilização delas em laboratórios de treinamento em indústrias químicas e alimentícias, com o objetivo de capacitar futuros laboratoristas e funcionários em suas funções. Algumas empresas industriais nos consultaram sobre a possibilidade de construir partes das plantas industriais utilizando prototipação rápida via impressão 3D, criando uma linha interessante de requisitos e funcionalidades a se pesquisar, testar e prototipar para uso industrial.

Toda ajuda é bem-vinda para o nosso projeto, a equipe até definiu o seguinte slogan:

“Para quê comprar tudo pronto se você pode customizar e imprimir?”.

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Artigo publicado na revista iMasters, edição #24: https://issuu.com/imasters/docs/24