A Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveu um processo de modificação de rebolos de usinagem. O projeto é capaz de imprimir micromarcações em peças metálicas, aumentar a lubricidade de eixos mecânicos e ampliar a vida útil dessas ferramentas.
Indústrias automobilísticas, espaciais e até mesmo na melhoria da fabricação de próteses e implantes utilizarão o processo que é inédito e já patenteado.
Desenvolvido em um projeto de doutorado, 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.
Retificação temporizada
Com o uso, a superfície do rebolo sofre um desgaste e precisa ser desbastada. Para isso, é utilizada a retificação, um processo de usinagem que consiste em desbastar uma peça por meio do contato com um rebolo abrasivo. Com uma ferramenta ultradura de diamante, isso é feito com a dressagem.
A ferramenta de diamante penetra e sai do rebolo em intervalos de tempo predeterminados e controlado por um software. O que o grupo de pesquisa fez foi introduzir uma vibração controlada durante a dressagem. O resultado é a impressão de microgeometrias na superfície do disco abrasivo.
Para formar microssulcos, as microssaliências passam à superfície da peça que o rebolo usinar. 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
O eixo virabrequim de um automóvel, por exemplo, tem as duas dimensões calculadas com o objetivo de manter um filme de óleo em sua superfície, a fim de permanecer sempre lubrificado. Esta também é uma possível aplicação do processo que está nos chamados mancais hidrodinâmicos, que apoiam eixos, componentes que devem estar constantemente lubrificados.
É importante salientar que o virabrequim representa mais de 50% da massa total das peças móveis internas em um motor. Se a lubricidade do eixo é aumentada, suas dimensões podem ser reduzidas, o que poderá ser muito útil para a indústria automotiva. Com um virabrequim mais leve, o motor vai necessitar de menos energia para acelerar, gerando economia e melhorando o seu desempenho.
Mancais hidrodinâmicos
As turbinas de aviões também contam com mancais hidrodinâmicos. Neste caso, os benefícios levados aos motores automobilísticos poderão ir para as aeronaves.
O peso dos componentes é muito importante na aviação. A tecnologia desenvolvida pela USP proporciona economia e melhoria de desempenho também para essa área. Vários outros nichos que também utilizam os mancais hidrodinâmicos também podem se beneficiar.
Código de barras em metais
Com a nova técnica é possível inscrever códigos de barras, número de série ou desenhos específicos, já que a impressão de padrões geométricos nas superfícies é apenas uma das aplicações da nova tecnologia.
Um detalhe importante é que a impressão não altera a geometria da peça e também não compromete a sua funcionalidade, características preponderantes para a usinagem de peças que exigem precisão.
Ferramentas de desbaste ou de acabamento
A terceira aplicação do novo sistema é 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 acabamento e promovem menos desbaste. Com desenhos específicos impressos em rebolos de grãos médios, por exemplo, pode-se utilizar como se fossem uma ferramenta de desbaste ou de acabamento, aumentando assim a flexibilidade do processo.
Isso pode gerar economia ao permitir a compra de rebolos mais baratos a fim de modifica-los e também ao aumentar a vida útil das ferramentas, adaptando-as para novas funções.
Atuador piezelétrico
A nova tecnologia está sendo aperfeiçoada. A alteração está sendo feita no processo de dressagem que hoje é feita por um equipamento chamado shalker (chacoalhador, em português), que movimenta a ponta de diamante a partir de comando do software desenvolvido pela equipe.
Incorporar um atuador piezelétrico aos equipamentos é a intenção do grupo. O resultado final é maior precisão e controle de profundidade dos sulcos.
Atualmente, os sulcos são feitos a uma profundidade única, em torno de 15 micrômetros (0,015 milímetros). Os pesquisadores acreditam que será possível aumentar a resolução da textura, multiplicar por dez a densidade atual das reentrâncias e conseguir sulcos de diferentes profundidades chegando até 50 micrômetros, segundo os pesquisadores, com um software mais detalhado, associado ao novo equipamento.
Os estudiosos acreditam também que essas mudanças deverão fazer com que aumente ainda mais o leque de aplicações da tecnologia.
Próteses metálicas
Trabalhos com a Universidade de Hannover, na Alemanha, foram incluídos na pesquisa.
Na universidade alemã, por exemplo, a texturização é feita por meio de outros processos, como torneamento e fresamento. Isso comprova que o processo brasileiro envolvendo a retificação ainda é inédito. Um pedido de depósito de patente do processo de dressagem do rebolo já foi feito.
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 pode 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, mais um campo beneficiado pela tecnologia desenvolvida.