O Instituto Fraunhofer de Tecnologia a Laser, ILT (Alemanha) desenvolveu processos a laser para aplicação de revestimentos funcionais de alto desempenho isentos de substâncias per e polifluoradas (PFAS), atualmente conhecidos como os “produtos químicos eternos” em componentes metálicos e plásticos.

 

Na engenharia de materiais, os fluoropolímeros pertencentes à família dos PFAS são amplamente empregados na forma de revestimentos superficiais (coatings) sobre peças metálicas usinadas visando modificar suas propriedades de atrito e superficiais sem alterar suas tolerâncias mecânicas estruturais.

 

As pesquisas, conduzidas por meio dos projetos RePEEK, EPOS, LEMBAS e pureWaterSeal, priorizam a obtenção desse mesmo resultado, mas sem o uso das substâncias do tipo PFAS. A tecnologia viabiliza a transição regulatória ecológica ao mesmo tempo em que elimina o processamento em fornos de alto consumo energético.

 

No projeto RePEEK, a equipe desenvolveu um processo híbrido direcionado a grandes componentes mecânicos sujeitos a elevadas solicitações, como mancais de deslizamento, pistões e vedações. A técnica utiliza a deposição a laser para criar inicialmente uma camada superficial metálica rugosa que atua como ancoragem mecânica. Em seguida, o pó de poliéter-éter-cetona (PEEK) é injetado por um bocal patenteado que reduz a velocidade do fluxo e fusão via laser, resultando em um revestimento composto de alta adesão.

Na iniciativa complementar EPOS, em parceria com a ACS Coating Systems (Alemanha) e a Polymer Service GmbH Merseburg (PSM, Alemanha), o método foi estendido para a deposição multicamadas de PEEK em mancais de grande porte, permitindo alcançar espessuras que variam de mícrons a até um milímetro.

 

Para a aplicação em rolos elastoméricos sensíveis ao calor — empregados na fabricação de filmes, embalagens e papel —, o projeto LEMBAS, desenvolvido em conjunto com a Rhenotherm (Alemanha), emprega o laser para a aplicação pontual de polímeros de engenharia como PEEK, poliamida e polipropileno. O laser funde a camada funcional na superfície enquanto o substrato de elastômero (como EPDM) permanece preservado do estresse térmico, garantindo durabilidade superior e propriedades antiaderentes em linhas de produção de alta velocidade.

Na vertente de vedação e lubrificação sustentável, o projeto pureWaterSeal, realizado em cooperação com o Instituto Fraunhofer de Mecânica dos Materiais (IWM), combina a deposição de revestimentos de carbono tipo diamante (DLC, de Diamond-Like Carbon) sobre substratos poliméricos com a estruturação superficial seletiva por laser (foto abaixo). A usinagem a laser da camada superior alivia as tensões internas e reduz a carga mecânica do conjunto, permitindo a operação com lubrificantes à base de água.

A solução reduz o coeficiente de atrito e a taxa de desgaste em elementos vedantes de bombas e sistemas mecânicos, oferecendo uma alternativa técnica viável ao uso de fluoretados e óleos minerais.

 

O revestimento de carbono tipo diamante (DLC) livre de PFAS é modificado seletivamente por microestruturação a laser. A superfície estruturada (à direita) alivia as tensões internas e permite o uso de lubrificantes à base de água.

 

 

Imagem: Fraunhofer ILT

 

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