26 de maio de 2026 – A definição de requisitos industriais e o estudo numérico de um nó estrutural estão entre os resultados da fase inicial do projeto, que prepara novas aplicações do fabrico aditivo metálico em componentes de grande dimensão.
A POÇO participou na definição dos requisitos funcionais e industriais do caso de estudo de estruturas metálicas do projeto MultiscaleDED. Os trabalhos integraram a fase de análise e especificação, concluída em março de 2026, e permitiram estabelecer uma base técnica para o desenvolvimento de componentes e ligações estruturais através de processos de fabrico aditivo.¹
Entre os resultados desta fase encontram-se a definição das necessidades dos setores de aplicação, a análise das estratégias de deposição, a identificação de materiais candidatos e a especificação dos casos de estudo. No domínio das estruturas metálicas, foi também desenvolvido um estudo numérico de otimização de uma ligação tubular, que identificou uma configuração promissora para desenvolvimento posterior.¹ ²
Das necessidades industriais ao estudo de uma ligação estrutural
O caso de estudo das estruturas metálicas centra-se numa ligação entre perfis tubulares, representativa de um nó de treliça. A análise incidiu sobre a geometria da ligação, a transmissão de esforços, as condições de execução e a utilização eficiente do material.²
Uma das dificuldades identificadas diz respeito à aplicação da deposição por arco submerso sobre superfícies curvas. Neste processo, o fluxo granular de soldadura deve permanecer na zona de deposição, pelo que a geometria do componente e a sua orientação condicionam a estabilidade e a viabilidade do fabrico.²
Para responder a esta limitação, foi proposta uma configuração de ligação entre três perfis tubulares circulares. Esta geometria serviu de base a um estudo de otimização topológica da região central do nó, tendo em vista a sua compatibilização com uma estratégia híbrida de fabrico aditivo.²
A otimização topológica permite estudar a distribuição do material dentro de um domínio definido, em função das solicitações e restrições consideradas. É uma abordagem de projeto estrutural que procura identificar geometrias adequadas aos objetivos de desempenho, podendo incorporar limitações de volume e outros requisitos de conceção.³
Uma configuração promissora identificada por simulação
O estudo numérico apresentado na documentação do projeto foi realizado no Abaqus, considerando a região maciça do nó como domínio de otimização. Foram analisadas diferentes restrições de volume, procurando minimizar a energia de deformação sob as condições de carregamento e apoio definidas no modelo.²
Entre as configurações avaliadas, a solução correspondente a uma fração volúmica próxima de 40% foi identificada como a mais promissora para desenvolvimento posterior. Este valor refere-se à quantidade de material admissível no domínio numérico de otimização; não representa uma redução de peso já demonstrada num componente fabricado ou numa estrutura completa.²
O estudo identificou igualmente a necessidade de etapas adicionais de reengenharia e otimização de forma, destinadas a suavizar a geometria, reduzir concentrações de tensões e preparar o componente para fabrico. O resultado alcançado é, portanto, uma configuração numérica de referência, ainda sujeita a aperfeiçoamento e posterior validação experimental.²
Três processos de deposição, uma abordagem multiescala
Em paralelo com os casos de estudo, o consórcio concluiu a análise das estratégias de fabrico e da complementaridade entre três processos de deposição metálica. A abordagem definida associa a deposição por arco submerso, WAAM-SAW, a regiões de elevada volumetria; o processo WAAM-GMAW, baseado em arco elétrico com proteção gasosa, a componentes e regiões de dimensão intermédia; e a deposição por laser, LMD, a zonas de maior detalhe, revestimento ou precisão.¹
Esta distribuição procura conciliar produtividade, flexibilidade geométrica e precisão em função das necessidades de cada região do componente. Na literatura científica, o fabrico aditivo por arame e arco é identificado como uma abordagem com potencial para componentes metálicos de média e grande dimensão, devido às suas taxas de deposição e à possibilidade de reduzir o desperdício de material face a determinadas rotas convencionais de fabrico.⁴
No MultiscaleDED, o resultado desta fase foi a definição da arquitetura funcional e dos requisitos preliminares de integração. Foram especificadas necessidades de alimentação, contenção e recuperação do fluxo, remoção automática de escória entre camadas, arrefecimento ativo, geração de trajetórias e monitorização do processo. A integração física e a validação da plataforma permaneciam por realizar no final do período abrangido pelo relatório.¹
Materiais, controlo térmico e critérios de validação
Os trabalhos incluíram a identificação de famílias de materiais candidatas, nomeadamente aços carbono e estruturais, aços inoxidáveis e ligas de alumínio, em função das aplicações consideradas no projeto. Foram analisadas as relações entre parâmetros de deposição, ciclos térmicos, geometria, microestrutura e propriedades mecânicas, bem como os requisitos para a produção de materiais com propriedades diferenciadas em determinadas regiões do componente.¹
Esta ligação entre processo, estrutura metalúrgica e propriedades constitui também um tema central da investigação internacional em fabrico aditivo metálico. A literatura evidencia a necessidade de compreender os mecanismos físicos e metalúrgicos envolvidos para orientar a seleção dos materiais e o desenvolvimento das condições de fabrico.⁵
Para os casos de estudo foram identificadas as funções dos componentes, as condições de serviço, os modos de falha relevantes, as necessidades de pós-processamento e os critérios preliminares de inspeção e validação. A POÇO contribuiu especificamente para a definição dos requisitos funcionais e industriais das estruturas metálicas, enquanto a Universidade de Coimbra assegurou a análise técnico-científica dos processos, materiais e métodos de otimização.¹
Resultados que orientam as próximas etapas
A fase de análise e especificação deu origem a três entregáveis técnicos: um relatório sobre estratégias de fabrico e análise dos processos de deposição; um relatório sobre materiais e requisitos para gradientes funcionais; e um relatório de especificações dos casos de estudo em moldes e ferramentas, estruturas metálicas e componentes marítimos e navais. Foram igualmente concluídos os marcos relativos à definição dos desafios científicos e tecnológicos e à definição detalhada dos casos de estudo.¹
Estes resultados estabelecem a base para o desenvolvimento dos subsistemas, o aperfeiçoamento das geometrias, a preparação dos demonstradores e a posterior avaliação experimental das soluções. Nesta fase, os avanços documentados situam-se na especificação técnica, na definição das aplicações industriais e no estudo numérico, não constituindo ainda uma demonstração de desempenho de componentes finais.¹ ²
A participação da POÇO permitiu integrar as necessidades das estruturas metálicas no trabalho de investigação do consórcio, contribuindo para orientar o desenvolvimento tecnológico para aplicações industriais concretas.¹
Sobre o projeto
O MultiscaleDED é liderado pela AGIX e reúne a POÇO, PENIMAR, Plácido Roque, Universidade de Coimbra, SEAPOWER e Incentahead. O projeto tem execução prevista entre 1 de julho de 2025 e 30 de junho de 2028, com o código de operação COMPETE2030-FEDER-02304300.¹
Projeto cofinanciado pela União Europeia, no âmbito do COMPETE 2030 e do Portugal 2030.
Imagem ilustrativa gerada digitalmente: representação conceptual de fabrico aditivo metálico e otimização estrutural. Não corresponde a um protótipo fabricado nem a um resultado de simulação do projeto.
Notas e referências
¹ Documentação do projeto. Consórcio MultiscaleDED. 1.º Relatório Técnico-Científico Anual — período de 01/07/2025 a 30/06/2026. Documento RTC-S2-A1_MultiDED_VF, 2026, pp. 4–12 e 18–21.
² Caso de estudo estrutural. Consórcio MultiscaleDED. Entregável E1.3 — Relatório do estado da arte, desafios e definição das especificações técnicas e funcionais para os casos de estudo em tooling, estruturas metálicas e componentes marítimos/navais. 2026, secção 4.2, pp. 33–37 do entregável.
³ Otimização topológica. Sigmund, O.; Maute, K. “Topology optimization approaches: A comparative review”. Structural and Multidisciplinary Optimization, 48(6), 1031–1055, 2013. DOI: 10.1007/s00158-013-0978-6.
⁴ Fabrico aditivo por arame e arco. Williams, S. W.; Martina, F.; Addison, A. C.; Ding, J.; Pardal, G.; Colegrove, P. “Wire + Arc Additive Manufacturing”. Materials Science and Technology, 32(7), 641–647, 2016. DOI: 10.1179/1743284715Y.0000000073.
⁵ Processos, materiais e propriedades. DebRoy, T.; Wei, H. L.; Zuback, J. S.; Mukherjee, T.; Elmer, J. W.; Milewski, J. O.; Beese, A. M.; Wilson-Heid, A.; De, A.; Zhang, W. “Additive manufacturing of metallic components — Process, structure and properties”. Progress in Materials Science, 92, 112–224, 2018. DOI: 10.1016