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Consórcio brasileiro desenvolve impressão 3D de peças metálicas

Com informações da Agência Fapesp - 18/10/2018

Consórcio de universidades, indústrias e instituições de pesquisa trabalha para avançar o desenvolvimento da manufatura aditiva combinada com processos de usinagem no Brasil.
[Imagem: Romi/Divulgação]

Manufatura aditiva

Um consórcio de universidades, indústrias e instituições de pesquisa brasileiras está trabalhando para avançar no desenvolvimento da manufatura aditiva combinada com processos de usinagem - em termos mais simples, na impressão 3D de peças metálicas.

"Em um futuro próximo algumas peças e componentes mecânicos, automobilísticos e aeronáuticos, assim como próteses humanas, só poderão ser construídos por meio dessa nova tecnologia. Se no Brasil não aprendermos, pelo menos, a usar esse processo, ficaremos muito atrás", disse Reginaldo Teixeira Coelho, professor da Escola de Engenharia da USP em São Carlos (SP).

Essa tecnologia de fabricação inovadora, que pretende substituir, ao menos parcialmente, processos tradicionais de fundição, forjamento e usinagem, tem despertado o interesse de diferentes grupos de pesquisa no mundo.

No Brasil, as principais instituições de pesquisa que atuam na área de manufatura aditiva se reuniram por meio de um projeto apoiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), para alinhar os esforços e, dessa forma, obter avanços no conhecimento e na aplicação dessa nova técnica.

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Impressão 3D para metais

A tecnologia estudada pela equipe é baseada em dois processos de impressão 3D para metais, chamados fusão de leito de pó (PBF: Powder Bed Fusion) e deposição direta de energia (DED: Direct Energy Deposition).

O primeiro processo consiste em fundir camadas sequenciais de um leito metálico com um feixe de laser, enquanto o segundo envolve o uso concomitante do feixe de laser e de pó metálico, injetado em uma poça de metal fundido, sobre a superfície de uma peça.

À medida que o pó metálico é fundido, o material se deposita em camadas e vai resfriando e solidificando, até dar origem a uma peça metálica, com base em um modelo digital. "Esse processo está bem desenvolvido para polímeros, mas, para metais, ainda representa um desafio muito grande", disse Reginaldo.

A indústria Romi, parceira do projeto, já lançou um equipamento de usinagem híbrido, que inclui a fabricação aditiva
[Imagem: Romi/Divulgação]

Um dos desafios para viabilizar a técnica, segundo o pesquisador, é adequar a energia necessária do laser para a fusão dos materiais. Enquanto os polímeros fundem entre 100 ºC e 250 ºC, a temperatura de fusão da maioria dos metais está acima de mil graus, o que demanda uma energia muito alta. "O desafio é conseguir obter uma concentração de energia ideal que permita ao equipamento atingir essa temperatura de fusão dos metais," disse.

Outro desafio é o acabamento superficial das peças metálicas obtidas por manufatura aditiva, uma vez que podem não atender algumas aplicações de alto desempenho. Para isso, é necessário combiná-la com processos como de usinagem de alta velocidade e retificação (HSM/H, na sigla em inglês) no pós-processamento das peças.

Os pesquisadores já desenvolveram, em parceria com uma indústria parceira do projeto, a Romi, um equipamento capaz de realizar esses processos híbridos. Agora, pretendem desenvolver outra máquina, de segunda geração. "A Romi se tornou a quinta empresa no mundo a ter essa solução de processos híbridos", disse Reginaldo.

A fim de assegurar a qualidade e o padrão do pó metálico usado como matéria-prima nesses processos, um grupo de pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) pretende desenvolver uma tecnologia para fabricá-lo.