Brasileiros criam tecnologia inédita de texturização de metais

Dressagem

Um processo de modificação de rebolos de usinagem, desenvolvido na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP), é capaz de imprimir micromarcações em peças metálicas, aumentar a lubricidade de eixos mecânicos e ampliar a vida útil dessas ferramentas.

O processo inédito, já patenteado, terá implicações na indústria automobilística, espacial e eventualmente até na fabricação de melhores próteses e implantes.

Trata-se de uma nova técnica de dressagem (do inglês dressing), uma espécie de afiação do rebolo na qual o disco abrasivo é desbastado e recondicionado.

O desenvolvimento fez parte dos projetos de doutorado de Thiago Valle França e de iniciação científica de Alex Camilli Bottene, orientados pelo professor João Fernando Gomes de Oliveira.

Retificação temporizada

A retificação é um processo de usinagem que consiste em desbastar uma peça por meio do contato com um rebolo abrasivo. Com o uso, a superfície do rebolo sofre um desgaste e precisa ser desbastada. Isso é feito com a dressagem, que utiliza uma ferramenta ultradura de diamante.

O que o grupo de pesquisa fez foi introduzir uma vibração controlada durante a dressagem. A ferramenta de diamante penetra e sai do rebolo em intervalos de tempo predeterminados e controlados por um software. O resultado é a impressão de microgeometrias na superfície do disco abrasivo.

As microssaliências passam à superfície da peça que o rebolo usinar, formando microssulcos. Essas pequenas reentrâncias fazem o material usinado absorver melhor o óleo lubrificante e mantê-lo na superfície, melhorando seu desempenho e o rendimento da retificação.

Eixo virabrequim

Uma possível aplicação do processo está nos chamados mancais hidrodinâmicos, que apoiam eixos - componentes que devem estar constantemente lubrificados. O eixo virabrequim de um automóvel, por exemplo, tem as suas dimensões calculadas com o objetivo de manter um filme de óleo em sua superfície, a fim de permanecer sempre lubrificado.

Se a lubricidade do eixo é aumentada, suas dimensões podem ser reduzidas, o que poderá ser muito útil para a indústria automotiva. "É importante salientar que o virabrequim representa mais de 50% da massa total das peças móveis internas em um motor", disse Oliveira.

O professor ressalta que, com um virabrequim mais leve, o motor precisará de menos energia para acelerar, gerando economia e melhorando o seu desempenho.

Mancais hidrodinâmicos

França lembra que as turbinas de aviões também contam com mancais hidrodinâmicos e que os benefícios levados aos motores automobilísticos poderão ir para as aeronaves.

"O peso dos componentes é muito importante na aviação", disse. Segundo ele, a tecnologia proporcionaria economia e melhoria de desempenho também para a área da aviação. Várias outras áreas que também utilizam mancais hidrodinâmicos também poderiam se beneficiar.

Códigos de barras em metais

A impressão de padrões geométricos nas superfícies é apenas uma das aplicações dessa técnica. "Podemos inscrever códigos de barras, números de série ou desenhos específicos", disse Oliveira.

Um detalhe importante é que a impressão não altera a geometria da peça e não compromete a sua funcionalidade, características preponderantes para a usinagem de peças que exigem precisão.

Ferramentas de desbaste ou de acabamento

Há ainda uma terceira aplicação do novo sistema de dressagem à qual França agora se dedica: a otimização do processo de retificação.

Rebolos são similares a lixas: os de grãos maiores servem para maior retirada de material; os de granulação mais fina são aplicados em acabamentos e promovem menor desbaste.

"Com desenhos específicos impressos em rebolos de grãos médios, por exemplo, podemos utilizá-lo como se fossem uma ferramenta de desbaste ou de acabamento, aumentando a flexibilidade do processo", disse França.

Isso pode gerar economia ao permitir a compra de rebolos mais baratos a fim de adaptá-los e também ao aumentar a vida útil das ferramentas, modificando-as para novas funções.

Atuador piezelétrico

O pesquisador está agora aperfeiçoando o processo de dressagem que hoje é feita por um equipamento chamado shaker ("chacoalhador", em inglês), que movimenta a ponta de diamante a partir de comandos do software desenvolvido pela equipe.

A intenção, segundo ele, é incorporar um atuador piezelétrico aos equipamentos. "Com ele conseguiremos maior precisão, além do controle de profundidade dos sulcos", disse,

No processo atual, os sulcos são feitos a uma profundidade única, em torno de 15 micrômetros (0,015 milímetros). Com um software mais detalhado, associado ao novo equipamento, será possível aumentar a resolução de textura, multiplicar por dez a densidade atual das reentrâncias e conseguir sulcos de diferentes profundidades chegando até 50 micrômetros, segundo os pesquisadores.

"Isso deverá aumentar ainda mais o leque de aplicações da tecnologia", disse Oliveira.

Próteses metálicas

A pesquisa incluiu uma cooperação de trabalhos com a Universidade de Hannover, na Alemanha.

"Na universidade alemã, a texturização é feita por meio de outros processos, como torneamento e fresamento", disse Bottene, ressaltando que o processo brasileiro envolvendo a retificação ainda é inédito. Por isso, já foi feito um pedido de depósito de patente do processo de dressagem do rebolo.

Por enquanto, as empresas são obrigadas a utilizar métodos bem mais caros para executar a texturização, como lasers e eletroerosão. A troca por um processo de fabricação mais barato poderá refletir no preço dos produtos.

"Uma das aplicações da texturização é a confecção de próteses metálicas que precisam apresentar texturas que combinem com a de ossos e músculos", disse Oliveira. Esse é mais um campo que poderá se beneficiar da tecnologia desenvolvida em São Carlos.

Fonte Inovação tecnológica 

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