O Laboratório de Metalurgia e Materiais Cerâmicos (LMMC) do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) está estudando um novo procedimento para a fundição de precisão, que poderá dar mais economia e agilidade ao desenvolvimento de peças em escala reduzida para simulações de componentes de embarcações no Centro de Engenharia Naval (CNaval) do Instituto.

Máquina de prototipagem rápida executa modelo de hélice em resina
 

A ideia dos pesquisadores é substituir o tradicional modelo de cera das peças fundidas em molde cerâmico por modelos de resina, confeccionados por uma máquina de prototipagem rápida. Essa máquina, na verdade uma impressora 3D, materializa com camadas sobrepostas de resina as peças projetadas em CAD.

A vantagem econômica dessa substituição é eliminar a necessidade da matriz usinada em aço para a execução do modelo de cera, insumo que encarece o processo tradicional. “Para pequenas séries de produção, o processo que estamos propondo permite também o desenvolvimento de peças com formas bastante complexas”, afirma o pesquisador Mário Boccalini. As peças que serão produzidas são hélices com duas ou três pás para propulsão de embarcações.

Mas há desafios técnicos a serem vencidos. No processo tradicional, a cera é derretida no molde cerâmico e, por conta de seu baixo ponto de fusão, isso é feito com facilidade. No caso da resina, ela precisará ser submetida a um forno que trabalha entre 1 mil e 1,1 mil graus centígrados para derreter e até mesmo evaporar.

“Esse é um processo novo, não existe nada publicado a respeito”, afirma o pesquisador Marcelo Moreira, que contou apenas com informações dos fabricantes de máquinas de prototipagem para iniciar os estudos. Outra questão é que o coeficiente de dilatação da resina é grande e o da cerâmica, pequeno. A cerâmica, desse modo, tem que resistir à pressão da resina submetida ao calor.

O processo para a fundição da peça propriamente dita também está em estudo, visto que é preciso garantir que todas as cavidades do molde sejam completamente preenchidas. Será feito um teste de fundição por gravidade inicialmente. A partir de seus resultados, será verificada a necessidade ou não de fundição por centrifugação.

Na etapa atual dos trabalhos, os pesquisadores estão analisando qual o melhor material metálico para a fundição dos hélices. Como se trata de modelos em escala, essas peças não precisam ter o mesmo material que as peças reais, mas ao mesmo tempo necessitam ter resistência para não se deformarem durantes os ensaios. “Está em perspectiva adotar ligas de cobre, que têm baixa dureza e permitem que a peça receba acabamento manual depois de fundida”, diz Boccalini.