Como foi construído o prensa de forjamento de 50 mil toneladas

Como construir uma prensa de forjamento de 50.000 toneladas

A revolução no projeto de aeronaves nas décadas de 1940 e 1950

• A invenção do motor a jato permitiu que as aeronaves voassem mais alto e mais rápido
• Novas tecnologias aeronáuticas exigiam materiais como Inconel e titânio, além de métodos de fabricação mais robustos
• O uso de grandes peças forjadas e extrudadas era visto como um avanço tecnológico promissor

Vantagens do forjamento e da extrusão

• Forjamento: método de fabricação que molda o metal por meio de pressão
• Extrusão: formação do metal ao forçá-lo através de uma abertura com formato específico
• O uso de grandes peças forjadas e extrudadas tornava os componentes mais finos, leves e resistentes
• Fornecia propriedades mecânicas mais consistentes do que a usinagem

A necessidade de prensas de grande porte

• Para produzir grandes peças forjadas e extrudadas, eram necessárias prensas de dimensões sem precedentes
• Na década de 1950, o Departamento de Defesa iniciou o programa de grandes prensas, construindo 4 grandes prensas de forjamento e 6 prensas de extrusão

A origem do programa de grandes prensas

• A Alemanha desenvolvia grandes prensas desde a década de 1920
• Os EUA reconheceram a capacidade alemã em grandes prensas em 1942 e começaram a desenvolver suas próprias prensas de grande porte
• Após a rendição da Alemanha, EUA e União Soviética dividiram entre si as grandes prensas alemãs e seus desenhos de projeto

O início do programa de grandes prensas

• Em 1950, o Departamento de Defesa iniciou um programa para construir 17 grandes prensas
• No fim, foram construídas 10 prensas: 4 de extrusão e 6 de forjamento
• As prensas foram arrendadas e operadas pela indústria civil

A construção das grandes prensas

• A construção das prensas começou em 1952
• A prensa de forjamento de 50.000 toneladas tinha o tamanho de um prédio de 10 andares
• Os componentes da prensa foram fabricados nos EUA e em várias partes do mundo

Os resultados das grandes prensas

• O número de peças de aeronaves e os custos de fabricação caíram drasticamente
• As grandes prensas passaram a processar diversos tipos de metais
• Foram usadas em várias aplicações, como aeronaves militares e comerciais, espaçonaves e submarinos

Conclusão

• O programa de grandes prensas é um bom exemplo da transferência de tecnologia militar para o setor civil
• O avanço da tecnologia de manufatura desempenha um papel importante no progresso tecnológico
• Métodos de fabricação inovadores, semelhantes às grandes máquinas de fundição da Tesla, ainda são possíveis

Resumo do GN⁺

• A prensa de forjamento de 50.000 toneladas reduziu drasticamente os custos de fabricação de aeronaves e melhorou o desempenho
• O programa de grandes prensas mostra como a tecnologia militar pode contribuir para a indústria civil
• Exemplos modernos, como as grandes máquinas de fundição da Tesla, ainda existem
• O avanço da tecnologia de manufatura desempenha um papel importante no progresso tecnológico
• As grandes prensas contribuíram muito para o sucesso da fabricação de aeronaves nos EUA

[GN⁺]

Opinião do Hacker News

• Vantagens do forjamento: é possível orientar a direção dos grãos de acordo com os padrões de tensão de um projeto específico

  • O aço não fica mais forte apenas por ser comprimido
  • Cabos de aço têm sua resistência aumentada ao serem esticados até centenas de vezes seu comprimento original
  • É necessário um processo de otimização mais complexo do que simplesmente criar a forma final
  • Por exemplo, uma biela precisa ser forte no sentido do comprimento, então é feita alongando-se um lingote curto e grosso
  • Ao fabricar uma viga I, alongar as bordas é mais resistente do que afinar o meio a marteladas
  • No caso de peças complexas, esse processo pode ser tão complexo quanto um problema moderno de engenharia

• Conformação explosiva: método que usa explosivos químicos de alta potência para forçar o material do molde a aderir ao molde

  • Pode gerar pressões comparáveis às do forjamento de média pressão
  • Permite criar com facilidade e precisão formas cilíndricas ou esféricas complexas
  • É usada na fabricação de ímãs supercondutores
  • É usada por fabricantes de scanners de MRI

• Programa Heavy Press: no início dos anos 2000, era usado em todas as aeronaves militares dos EUA e nos aviões da Airbus e da Boeing

  • A economia de custos no bombardeiro B-52 foi maior do que o custo total do programa
  • Foi interessante descobrir esse programa pela primeira vez
  • Fico curioso se outros processos poderiam redefinir uma indústria ou a forma de projetar

• Importância estratégica das prensas grandes: muitas vezes os políticos não entendem isso

  • É decepcionante que o governo britânico não tenha financiado uma prensa grande
  • Ainda bem que o gás natural é barato e não há problemas na cadeia de suprimentos

• Tamanho das prensas grandes: uma prensa de 50.000 toneladas tem o tamanho de um prédio de 10 andares e força suficiente para erguer um navio de guerra

  • Após a rendição da Alemanha, os EUA e a União Soviética dividiram entre si as grandes prensas alemãs e os cientistas de foguetes
  • Os EUA desmontaram quatro prensas alemãs e as transportaram para o país
  • Isso foi semelhante ao que a União Soviética fez ao desmontar fábricas durante a guerra e movê-las para a retaguarda

• Lição para os defensores do livre mercado: às vezes o livre mercado perde oportunidades

  • Uma intervenção governamental inteligente pode trazer grandes benefícios ao público

• Maior prensa do mundo: uma prensa de 60.000 toneladas construída em 2018 fica no condado de Los Angeles, Califórnia

• Trabalho com significado: não é importante apenas o salário, mas também a sensação de estar fazendo algo especial

  • As discussões sobre construir capacidade industrial tendem a focar no alto custo do trabalho ou na falta de interesse do capital em investir
  • Gostaria de entender o período de negócios garantidos que o governo ofereceu para envolver as empresas e outros processos industriais que fracassaram
  • Fico me perguntando por que isso não deu certo na indústria solar

• Fabricação de vasos de pressão para reatores na América do Norte: não é possível fabricá-los sem dividir o vaso em partes e soldá-las

  • Uma empresa canadense está se preparando para fabricar vasos para pequenos reatores
  • Ainda não há sinais de que isso seja o Nuscale 2.0

• Programa iniciado nos anos 1950: seis das dez prensas ainda estão em operação