N 127 OUTUBRO 2020
/ INOVAÇÃO
FABRICO ADITIVO HÍBRIDO POTENCIA AUMENTO DA VIDA ÚTIL DE MOLDES 56
Isaac Ferreira * * Investigador do INEGI - Instituto de Ciência e Inovação em Engenharia Mecânica e Engenharia Industrial nas áreas de Fabrico Aditivo e Desenvolvimento de Processos
A capacidade produtiva da indústria nacional de moldes é afetada por um problema comum: o limitado ciclo de vida dos moldes de injeção. O ciclo de vida de um molde, a nível industrial, é determinado por um grande leque de fatores - como o material de construção, processo de fabrico, temperaturas, pressões, entre outros - que frequentemente forçam a sua reparação ou inutilização. Aumentar o tempo de vida útil dos moldes e reforçar a capacidade de os reparar, é, por isso, uma aposta que traz grandes ganhos a qualquer empresa. A manutenção é cada vez mais um processo crítico, essencial para evitar interrupções da produção, quer seja devido a desgaste prematuro, afinações, ou até para alterações decorrentes das necessidades de mercado. As matrizes usadas nestes processos, quando retificadas, são tipicamente reparadas através de soldadura com gás inerte de tungstênio (TIG). No entanto, os componentes reparados tendem a durar apenas, em média, 20,8% da vida útil da matriz original, sendo posteriormente necessárias novas intervenções1. Com o objetivo de melhorar este contexto, o INEGI, no âmbito de um projeto mobilizador, TOOLING4G, tem vindo a trabalhar numa nova solução. Trata-se de um processo de reparação híbrido, que envolve a maquinagem das áreas danificadas das cavidades moldantes, a sua consequente reconstrução através de fabrico aditivo recorrendo
à deposição de material DED (Directed Energy Deposition/Deposição Direta de Energia) e, subsequentemente, o acabamento superficial, por tecnologias de fabrico convencionais (fabrico subtrativo).
FABRICO HÍBRIDO OFERECE MAIOR CONTROLO DO PROCESSO Em comparação com os processos de reparação convencionais com soldadura manual, a reparação via DED apresenta distintas vantagens: menor aquecimento localizado, resultando numa menor deformação e distorção, e maior taxa de arrefecimento, menor diluição, excelente ligação metalúrgica entre as camadas depositadas, alta precisão e capacidade de automação total do processo. Na generalidade, através do DED é possível ter um melhor controlo do processo, desde o nível macro (quantidade de material a depositar) ao micro (microestrutural). Esta tecnologia permite criar revestimentos e reconstruir em zonas críticas, com materiais que conferem melhores propriedades mecânicas, de forma a estender a vida útil do molde, ou seja, o número de ciclos originais, reduzir custos, e tornar o processo de fabrico mais “verde”. O método de reparação proposta com base no DED poderá, assim, tornar-se extremamente atrativo para as indústrias com elevada dependência de moldes, diminuindo a necessidade de fabrico de novos moldes, a frequência das reparações, e, consequentemente, o tempo de inatividade de produção. Em zonas especificas dos moldes, mesmo em fase de desenvolvimento de produto, e havendo conhecimento prévio, é ainda possível aplicar a tecnologia em zonas de maior desgaste, de modo a obter um melhor compromisso entre o custo do molde e o número de ciclos de injeção. Adicionalmente, esta tecnologia permite às empresas realizar insertos com canais internos com geometrias complexas para refrigeração da zona moldante de forma mais eficaz. Esta tecnologia está a ser desenvolvida com o suporte de projetos de investigação e desenvolvimento, sendo que o TOOLING4G permite o avanço especifico para a aplicação desta nova tecnologia em moldes, partindo de uma base sólida de investigação e com uma parceria em consórcio que reúne toda a cadeia de valor.
CÉLULA LABORATORIAL DED INSTALADA NO INEGI É A PRIMEIRA NO PAÍS A tecnologia DED trata-se de uma tipologia de impressão 3D ou fabrico aditivo metálico, que tem vindo a provar ser de elevado valor acrescentado para a indústria. Consiste na deposição de um pó ou fio metálico, cuja fusão entre camadas é assegurada pela energia fornecida por um feixe de laser.
