PA-13 Actuators in Tunnel Boring Machine for Urban Transportation

Atuadores PA-13 em tuneladora para transporte urbano

Nathan Bong
Nathan Bong
PA Engineer
À medida que as cidades se tornam mais densas e o congestionamento do trânsito se intensifica, os engenheiros buscam alternativas mais inteligentes e sustentáveis para a expansão de rodovias. Uma solução promissora está no subsolo: a construção de túneis. Na Universidade do Colorado em Boulder, a equipe CU Hyperloop está reinventando a tecnologia de construção de túneis por meio de sua máquina tuneladora (TBM) liderada por estudantes. Ao integrar atuadores PA-13 em seu sistema de atuadores de 6 eixos, a equipe desenvolveu uma solução inovadora que substitui a hidráulica pelo controle de movimento elétrico — abrindo caminho para uma infraestrutura urbana mais segura e sustentável.


A História por Trás da Inspiração do Projeto

CU Hyperloop com atuadores lineares

No núcleo da TBM da CU Hyperloop está um sistema de atuadores da plataforma Stewart, alimentado por atuadores lineares de alta força PA-13. Este sistema de atuadores de 6 eixos fornece a precisão necessária para direcionar, ajustar e impulsionar a máquina no subsolo. Ao contrário dos sistemas hidráulicos tradicionais, que podem ser volumosos e complexos, esses atuadores oferecem controle de movimento compacto e confiável para máquinas pesadas, mantendo movimentos precisos. A engenharia de precisão dos atuadores por trás dessa configuração permite que a TBM navegue por obstáculos subterrâneos, mantendo a estabilidade, tornando-a uma das máquinas de tunelamento construídas por estudantes mais avançadas na Not-A-Boring Competition de 2025.

Veja os diferentes casos de uso e setores que se beneficiaram de nossos atuadores lineares!

A Potência dos Atuadores por Túneis Elétricos

Atuador linear PA-13

O CU Hyperloop TBM depende de atuadores PA-13 personalizados com sensores de efeito Hall para duas funções críticas: propulsão e suporte do túnel. O sistema de atuadores para perfuração de túneis, acionado por atuadores lineares industriais PA-13, gera a enorme força necessária para impulsionar a máquina através do solo e da rocha. Enquanto isso, atuadores adicionais gerenciam o processo de revestimento do túnel, ejetando suportes impressos em 3D para manter a integridade estrutural.
  • Controle de Precisão – Sensores de efeito Hall integrados fornecem feedback posicional, permitindo que a equipe rastreie o posicionamento e a força por meio do feedback de corrente para programar os limites de força em seu software de PCB. Durante um teste, a equipe ficou surpresa ao ver o atuador parar exatamente no limite de força desejado no subsolo.
  • Design Industrial – Uma alta classificação de força dinâmica de 3000 libras por atuador, combinada com uma classificação de proteção IP66 contra entrada para lidar com poeira, detritos e água, garantiu aos atuadores PA-13 confiabilidade industrial e longa vida útil.
  • Segurança e Eficiência – Esta tecnologia de perfuração de túneis elétrica elimina a necessidade de bombas hidráulicas pesadas e linhas de fluido pressurizadas, reduzindo a complexidade e melhorando a segurança. O resultado é um sistema de perfuração de túneis acionado por atuadores que é mais leve, mais eficiente e mais fácil de manter, representando um grande avanço no movimento linear em tecnologia de túneis.
  • Movimento Flexível – O tamanho compacto dos atuadores permitiu um design hexápode que deu à tuneladora seis graus de liberdade, permitindo a navegação subterrânea – uma capacidade que outras equipes concorrentes não possuíam.

Nosso PA-13 oferece recursos industriais com opções de personalização para feedback de sensor de efeito Hall!

Revolucionando o Transporte Urbano com Automação

Revolucionando o Transporte Urbano com Automação


As implicações deste projeto vão além da competição. Ao adotar sistemas de tunelamento baseados em atuadores, a CU Hyperloop demonstra como atuadores elétricos podem transformar o transporte urbano sustentável. Com a tecnologia de transporte de cidades inteligentes, os túneis podem reduzir o congestionamento na superfície, fornecendo infraestrutura subterrânea escalável que apoia o crescimento ecologicamente correto. Os atuadores lineares elétricos permitem a construção de túneis automatizada, reduzindo custos e promovendo um desenvolvimento urbano mais sustentável em comparação com as alternativas hidráulicas. Essa abordagem poderá um dia servir como solução para reduzir o congestionamento de tráfego em áreas metropolitanas em crescimento.


Projetando o Crescimento por meio de Parcerias de Automação Progressiva

Revolucionando o Transporte Urbano com Automação Progressiva

Desde a depuração de problemas de ruído elétrico até o desenvolvimento de software de limitação de força, a TBM tornou-se uma plataforma prática de aprendizado para que futuros engenheiros expandissem suas habilidades técnicas. Os novos membros ganharam experiência prática com sensores de efeito Hall, circuitos de feedback e calibração de corrente para força. Ao longo de vários anos, a equipe também aprimorou as placas de controle personalizadas que utilizavam para o gerenciamento de atuadores, reduzindo-as de designs volumosos e que geravam muito calor para unidades compactas e eficientes. 

Embora os próprios atuadores fossem essenciais para o sucesso do projeto, a CU Hyperloop também enfatizou o valor do suporte da Progressive Automations. A equipe enfrentou prazos apertados antes da competição, e a Progressive Automations conseguiu entregar os produtos de forma rápida e eficiente. De forma mais ampla, a parceria permitiu que a equipe realizasse um projeto que, de outra forma, estaria fora de alcance financeiro e técnico, por meio de patrocínios de projetos e nossa dedicada equipe de suporte ao cliente.

Oferecemos uma ampla gama de atuadores lineares elétricos para qualquer aplicação – clique para navegar!

Olhando para o futuro: a máquina do próximo ano

Para a próxima competição, a CU Hyperloop está preparando uma nova arquitetura de sistema de 24 volts, que exigirá especificações de atuador diferentes. No entanto, a equipe está ansiosa para continuar integrando os produtos da Progressive Automations tanto na propulsão quanto no suporte ao túnel.

A cada iteração, a tuneladora se torna mais confiável e os alunos adquirem maior experiência. A ambição da equipe permanece clara: continuar inovando em tecnologia de tunelamento, inspirando outras equipes de estudantes a adotarem atuadores elétricos como uma alternativa mais segura e simples aos sistemas hidráulicos.

Bloco de Perguntas Frequentes

Qual o papel dos atuadores PA-13 em máquinas de perfuração de túneis?
- Eles acionam a força de propulsão e alimentam o sistema de suporte do túnel, permitindo tanto o movimento para frente quanto o movimento de pivô durante a mudança de posição. direções.

Como uma plataforma Stewart melhora a precisão da perfuração de túneis?
- Ela permite o controle de movimento em 6 eixos, dando às máquinas de perfuração de túneis a capacidade de navegar por obstáculos subterrâneos com maior precisão.

Os atuadores lineares podem lidar com os requisitos de alta força da perfuração de túneis?
- Sim, modelos como os atuadores PA-13 fornecem até 1360 kg de força dinâmica, atendendo às demandas de serviço pesado da perfuração de túneis.

Por que escolher atuadores elétricos em vez de sistemas hidráulicos na perfuração de túneis?
- Os atuadores lineares elétricos são mais seguros, têm um sistema geral mais compacto, são mais fáceis de manter e eliminam a complexidade das linhas de fluido hidráulico.

Como essa tecnologia reduz o congestionamento do tráfego urbano?
- Ao possibilitar túneis subterrâneos escaláveis, As tuneladoras acionadas por atuadores expandem as redes de transporte além das limitações das estradas de superfície.

Quais são os benefícios de sustentabilidade da perfuração de túneis elétrica?
- Elas reduzem o consumo de petróleo, os riscos ambientais e podem ser integradas a fontes de energia renováveis para uma infraestrutura mais verde.

Os atuadores PA-13 são adequados para outras aplicações industriais pesadas?
- Sim, sua alta capacidade de força e designs industriais duráveis os tornam ideais para vários setores, como manufatura, energia renovável, agricultura e href="/pt/pages/machinery-and-industrial" target="_blank">automação industrial.

Quão confiáveis são os atuadores em operações contínuas de alta carga?
- Os modelos confiáveis oferecerão classificações adequadas para atender aos requisitos de especificação de cada aplicação. Nossos atuadores PA-13, neste caso, são projetados para confiabilidade a longo prazo, com invólucros selados e construção robusta com proteção IP66 contra entrada de água e poeira para ambientes agressivos, e podem lidar com um ciclo de trabalho de 20% para movimento de acionamento por tempo.

O que torna as plataformas Stewart acionadas por atuadores ideais para projetos de túneis?
- Elas combinam design compacto com controle de movimento preciso, permitindo sistemas de túneis versáteis e eficientes.

Como a automação melhora a eficiência em projetos de infraestrutura urbana?
- A automação ajuda a reduzir a intervenção manual, diminui os custos e acelera os cronogramas do projeto, mantendo a segurança.

Em resumo

O projeto CU Hyperloop demonstra como os atuadores PA-13 da Progressive Automations podem viabilizar iniciativas de engenharia inovadoras. Ao oferecer alta capacidade de força em um pacote compacto e acionado eletricamente, os atuadores permitiram que os alunos projetassem soluções inovadoras e se tornassem finalistas na Competição Not-A-Boring 2025.

Esperamos que você tenha achado este projeto tão interessante quanto nós, especialmente se você estava procurando novas ideias para suas próprias inovações. Se você tiver alguma dúvida sobre nossos atuadores lineares elétricos ou desejar discutir nossos outros produtos com mais detalhes, não hesite em nos contatar! Somos especialistas no que fazemos e teremos prazer em ajudar no que pudermos.

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Nathan Bong

Engenheiro e Especialista em Redação Publicitária na Progressive Automations e na Progressive Desk
Nathan Bong, Engenheiro e Especialista em Redação Publicitária na Progressive Automations e na Progressive Desk, é responsável pela criação e revisão de conteúdo técnico, como artigos, fichas técnicas, manuais do usuário, vídeos técnicos e estudos de caso. Formado pelo BCIT, possui formação acadêmica em engenharia elétrica e de computação, além de experiência prática trabalhando com equipamentos e ferramentas elétricas.