Hellen Souza, da redação(*)

 

Dilemas de fabricação significam desafios a serem vencidos por profissionais que desenvolvem ferramentas, os quais podem contar hoje com o auxílio da manufatura aditiva (impressão 3D) na execução de seus projetos.

 

A norte-americana Kennametal, com subsidiária brasileira em Indaiatuba (SP), por exemplo, desenvolveu uma ferramenta de usinagem sob medida para a produção de estatores para o motor de veículos de automóveis elétricos, vencendo alguns obstáculos de projeto e comprovando que a manufatura aditiva pode ser combinada a diferentes processos quando o assunto é solucionar gargalos.

 

A usinagem interna de três diâmetros diferentes dos estatores exigia ferramentas muito pesadas, cuja estrutura pode comprometer tanto o desempenho do maquinário quanto a qualidade do trabalho, devido à dificuldade de manter a concentricidade em altas velocidades de rotação. 

Denominada RIQ Reamer, a ferramenta criada pela Kennametal pesa 7,3 quilos e é leve o suficiente para permitir maiores velocidades, mesmo em máquinas menos potentes, sem comprometer o alinhamento e a concentricidade durante o processo de usinagem.

 

Ela consiste em uma estrutura vazada, impressa em 3D com o uso de ligas metálicas de alta resistência, reforçada por um eixo central em fibra de carbono, que confere solidez ao conjunto, sem aumento significativo de peso.

Os alojamentos das pastilhas estão localizados em suportes distribuídos em posições circunferenciais definidas da ferramenta. Um circuito interno de refrigeração (foto à esquerda) direciona o fluido refrigerante na área de corte de cada pastilha de diamante policristalino (PCD) que corta o alumínio. 

 

As sedes de cada uma delas são numeradas, de modo a garantir o gerenciamento e a documentação das pastilhas e das arestas de corte usadas no processo (foto à direita).

 

Composta por três partes impressas separadamente e montadas formando um único corpo, a ferramenta tem capacidade para usinar três diâmetros diferentes, um aspecto que é típico do estator em questão. Uma simulação do processo pode ser vista aqui.

 

Circuito de refrigeração

 

O processo de impressão 3D utilizado foi a fusão a laser em leito de pó metálico, o qual permitiu obter geometrias complexas que de outra forma dificilmente seriam possíveis de executar. A técnica possibilitou ainda a execução de canais para a passagem de líquido refrigerante direcionados a todas as arestas de corte da ferramenta.

 

O grau de refinamento do projeto é tal que a pressão do fluido refrigerante atua como um mancal hidrostático que ajuda a dar estabilidade à ferramenta, conforme comentado neste vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=UgwSUyNURnw&t=202s.

 

A Kennametal possui um grupo de manufatura aditiva que está aplicando a técnica na produção de ferramentas de modo a torná-las cada vez mais leves e eficientes. A evolução desta série em particular já registra redução de peso de até 50%, com base na alteração do projeto construtivo e na substituição dos materiais utilizados na sua fabricação. Aço e alumínio, por exemplo, foram substituídos por um compósito contendo fibra de carbono na fabricação do eixo central que ancora todo o conjunto.

 

A RIQ Reamer ganhou recentemente o prêmio Best of Industry, da revista alemã MaschinenMarkt, na categoria Produção e Manufatura. A ferramenta ainda não está fisicamente disponível no Brasil, mas a Kennametal local pode fazer cotações para clientes que venham a se interessar por ela. Em caso de importação, a unidade brasileira executa todo o processo e oferece suporte técnico de aplicação.

 

*com revisão técnica de Alexandre Tadeu Simon

Fotos: Kennametal


 

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