Supercondutores em automação industrial (Superconductive Factory Automation for Lower Friction and Faster Manufacturing)

Poderia a supercondutividade, o Santo Graal da engenharia elétrica, formar uma base para automação industrial? A fábrica do futuro pode ser sem atrito com levitação magnética em seu interior.

A empresa de automação Festo desenvolveu um conceito para a fabricação com supercondutores que sugere o impossível: ausência de atrito, movimento de alta precisão sem unidades complexas e feedback dos sistemas de controle.

Materiais supercondutores podem “congelar” o campo de um ímã permanente nas proximidades e mantê-lo em suspensão a uma distância fixa. O intervalo de ar estável produzido permite o movimento sem contato de objetos, sem perdas por atrito e sem a necessidade de mecanismos de controle tradicionais.

Imagine uma fábrica de semicondutores que mantém um ambiente hermeticamente isolado. Se a fábrica for capaz de movimentar os vários componentes de todo o conjunto, sem os passos típicos de manipuladores remotos, todo o processo pode ser automatizado.

O vídeo de demonstração da Festo mostra o movimento de um objeto levitando em todas as direções. Também mostra a manipulação do próprio elemento supercondutor: o criostato com o material supercondutor é transferido de um sistema de eixo elétrico para outro.

O vídeo mostra a facilidade com que os objetos podem ser movidos dentro de um espaço hermeticamente fechado. Operações com semicondutores dentro de câmaras a vácuo podem ser uma aplicação natural, assim como outras indústrias com ambientes nucleares, produtos farmacêuticos etc.

 
Supercondutores prometem liberdade de movimento, com controle

Ferramentas livres flutuantes operando dentro de ambientes hermeticamente fechados resolvem muitos problemas, mas o controle é sempre um problema. Outro conceito da Festo demonstra o movimento livre de colisões de sistemas autônomos em uma área fechada, exatamente a solução do problema de controle para elementos de automação livre flutuando em ambientes hermeticamente fechados.

Oito esferas brancas voam em todas as direções acima das cabeças dos espectadores, antes que os movimentos aleatórios evoluam para uma forma organizada. De repente, uma das esferas se destaca e os outros seguem-na como pérolas em um colar. A linha perfeita se transforma em uma curva senoidal no ar até as esferas formarem um círculo, parte de uma coreografia elaborada exibida pelo conceito eMotionSpheres.


Coordenação entre compenentes voadores

O vídeo mostra como objetos podem ser coordenados sem colidir em um espaço tridimensional. Dez câmeras instaladas na sala monitoram as esferas através de seus marcadores de infravermelhos (LEDs) e transmitem os dados da posição para um computador central.

As ações calculadas são enviadas de volta para os objetos e são executadas localmente. No computador existem caminhos pré-programados, que especificam as rotas de voo das esferas quando voam em formação. Graças aos padrões de comportamento adicionalmente armazenados, as esferas podem se mover autonomamente pelo espaço.

Aplicações ilimitadas sem as restrições da gravidade

A aplicação no mundo real dos conceitos desenvolvidos pela Festo vai exigir vários avanços tecnológicos. Para aplicações de produção em larga escala, por exemplo, o sistema de propulsão terá de transportar uma carga útil e manter a precisão de posicionamento e repetibilidade apesar de massas inerciais várias vezes o peso dos próprios robôs.

O aspecto da levitação magnética também é limitado por limites na tecnologia atual dos supercondutores. O objetivo é a supercondutividade em temperatura ambiente, e, apesar de ser possível aproveitar o fenômeno usando refrigerantes comercialmente disponíveis como o nitrogênio líquido, o estado da arte está longe da produção em escala comercial. Quando a supercondutividade em temperatura ambiente for obtida, a tecnologia de controle já estará implementada.

Fábricas com enxames de pequenos robôs que voam em um ballet autônomo, montando e transportando peças em três dimensões é uma possibilidade real. O calendário será provavelmente em décadas, mas não em séculos.

Fonte: http://www.engineering.com/AdvancedManufacturing/ArticleID/9057/Superconductive-Factory-Automation-for-Lower-Friction-and-Faster-Manufacturing.aspx