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Simulações digitais em vez de tentativa e erro: No projeto PaintVisco, pesquisadores do IPA estão modelando o desenvolvimento e processamento de tintas.Os dados para isso são fornecidos por um reômetro recém-projetado, que pela primeira vez pode ser usado para medir com precisão as propriedades viscoelásticas das tintas durante a secagem e a cura - o modelo para o desenvolvimento da tecnologia foi a ecolocalização do morcego.
Quanto tempo o revestimento permanece fluido?Quão bem ele nivela a irregularidade?Sob que condições se forma a superfície espelhada lisa desejada?"Até agora, os pintores tiveram que experimentar quando uma camada de tinta funciona de forma otimizada em experimentos de tentativa e erro caros e demorados", explica o Dr. Fabian Seeler.No projeto PaintVisco, ele agora desenvolveu um programa de simulação que pode ser usado para determinar virtualmente as propriedades dos revestimentos.
Desenvolver o modelo computacional foi um verdadeiro desafio para o pesquisador do IPA e sua equipe, pois as tintas são viscoelásticas.Isso significa que - dependendo do tempo e da temperatura - eles mudam suas propriedades: no início eles se comportam mais como líquidos, depois mais como sólidos.A viscoelasticidade, por sua vez, é crucial para prever o fluxo, ou seja, a capacidade de um revestimento compensar irregularidades - isso pode ser marcas de pincel na superfície, mas também poros, estruturas onduladas e bordas sob a camada de revestimento.
Para simular esse comportamento muito complexo dos revestimentos, é necessária uma grande quantidade de dados.Os instrumentos de medição que devem fornecer isso são chamados de reômetros rotacionais.Eles determinam a fluidez das tintas fazendo com que uma amostra fina de tinta líquida gire ou vibre com um disco conectado e, em seguida, medem a força necessária para deformá-la."No entanto, dispositivos anteriores impedem que os solventes evaporem, de modo que os resultados são de uso limitado para a indústria de revestimentos. frequência de vibração", relata Seeler.Para projeções computacionais, no entanto, são necessárias informações muito mais abrangentes sobre o comportamento do material, por exemplo, o comportamento de uma amostra de tinta em várias frequências.
Junto com sua equipe, ele desenvolveu uma nova técnica de medição.A natureza foi a inspiração: "Copiamos o princípio de medição do morcego", lembra o pesquisador.O morcego usa chamadas ultrassônicas curtas para orientação: cada chamada contém frequências baixas e altas que fluem umas para as outras e são refletidas pelo ambiente.A partir do eco, o morcego reconhece, por exemplo, onde estão localizados obstáculos ou presas.Ao repetir a chamada, o morcego pode rastrear como a distância de um obstáculo muda ao longo do tempo ou como a presa se move.
Como o morcego, o reômetro PaintVisco funciona com frequências de fusão suave.No entanto, não são as chamadas ultrassônicas que variam, mas as frequências em que a amostra de tinta é deformada.Repetindo a sequência de frequências, a mudança nas propriedades da tinta viscoelástica durante a presa pode ser registrada.Esta forma de sinal especial torna possível determinar todos os dados necessários para a previsão de progressão em um tempo muito curto, enfatiza Seeler.
Com a nova técnica de medição, os pesquisadores do IPA agora podem levar em conta também a evaporação do solvente, tão importante para a indústria: em seu reômetro, a camada de tinta não é mais deformada por um disco fechado, mas por uma construção de vários anéis .As aberturas entre os anéis permitem que o solvente evapore.
"Nossas medições mostraram que a técnica de medição de multifrequência pode ser usada para determinar a mudança nas propriedades viscoelásticas da camada de tinta ao longo de todo o processo de revestimento - desde a aplicação até a secagem em temperatura ambiente e a cura em um forno", relata Seeler."Com a ajuda desses dados, agora podemos não apenas entender as mudanças nas propriedades do material de uma camada de tinta que determinam seu curso durante a cura, mas também fazer previsões digitais de curso e derivar propriedades de tinta otimizadas - independentemente de as superfícies da tinta terem sido criado com um pincel ou um atomizador."
Desenvolver e introduzir uma nova tinta leva vários anos e custa milhões de dólares.No futuro, as simulações do PaintVisco podem ajudar os fabricantes a otimizar o desempenho de suas tintas no estágio de desenvolvimento, trazer novos produtos ao mercado mais rapidamente e fornecer informações adicionais aos usuários.Informações detalhadas ajudariam as lojas de tintas a economizar em testes caros e, assim, obter resultados ótimos mais rapidamente - vantagens que podem ser decisivas para a concorrência em tempos de aumento dos preços do gás ou da eletricidade e falta de pessoal.
Os prêmios já destacam a importância dos resultados do projeto para a indústria.Dr. Fabian Seeler supervisionou a tese de estudante de Nicolas Keinath.Foi premiado com o prêmio de pós-graduação da Esslingen University of Applied Sciences doado pelo fabricante de revestimentos Mankiewicz.Juntamente com o Dr. Oliver Tiedje, Seeler também recebeu o Prêmio de Química de Revestimentos da Sociedade Alemã de Química.
Nota: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana.A LUMITOS oferece estas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais.Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática.O artigo original em alemão pode ser encontrado aqui.
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