Nova tecnologia permitirá fabricar peças de metal por impressão 3D

Elton Alisson, de Bruxelas (Bélgica) | Agência FAPESP – Assim como é possível hoje fabricar por meio de impressão 3D ou manufatura aditiva uma diversidade de objetos à base de polímero (plástico), em breve também será possível criar peças à base de metal combinando essa técnica com alguns processos de usinagem. 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 no Estado de São Paulo se reuniram, no âmbito de um projeto apoiado pela FAPESP, para alinhar os esforços e, dessa forma, obter avanços no conhecimento e na aplicação dessa nova técnica.

Alguns dos desafios para o desenvolvimento dessa tecnologia no Brasil foram abordados por Reginaldo Teixeira Coelho, professor da Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo (EESC-USP), em palestra na FAPESP Week Belgium, realizada nas cidades de Bruxelas, Liège e Leuven de 8 a 10 de outubro. O encontro reuniu pesquisadores brasileiros e belgas com o objetivo de estreitar parcerias de pesquisa. 

“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 Coelho.

A tecnologia é baseada em dois processos de impressão 3D para metais, chamados Powder Bed Fusion (PBF) e Direct Energy Deposition (DED).

O primeiro processo consiste em fundir camadas sequenciais de um leito metálico com um feixe de laser. E 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, explicou o pesquisador. “Esse processo está bem desenvolvido para polímeros, mas, para metais, ainda representa um desafio muito grande”, disse Coelho.

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.

Segundo Coelho, 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.

Por meio do projeto apoiado pela FAPESP, os pesquisadores desenvolveram em parceria com uma empresa fabricante de máquinas e ferramentas no interior de São Paulo – a Romi – um equipamento capaz de realizar esses processos híbridos. Agora, pretendem desenvolver outra máquina, de segunda geração, também em parceria com a fabricante de máquinas paulista. “A Romi se tornou a quinta empresa no mundo a ter essa solução de processos híbridos”, disse Coelho.

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.

O projeto também tem a participação de pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

“Pretendemos aplicar o conhecimento adquirido durante o projeto para desenvolver um molde para injeção de termoplásticos, além de pás e palhetas de turbina a vapor para geração de energia com bagaço da cana”, contou Coelho.