Na indústria moderna que visa a inovação no campo da nanotecnologia e nanociência (N&N) a usinagem é um procedimento essencial para dar forma, dimensão e acabamento a um determinado projeto. Por exemplo, transformar vidro óptico em lente, ou um substrato de silício em processador de computador.
Tendo em vista a necessidade da indústria nacional, quase sempre dependente de tecnologias e equipamentos importados, foi desenvolvida na Faculdade de Engenharia (FE), Câmpus de Bauru, a lapidorretificadora, uma máquina de ultraprecisão que inova o procedimento de usinagem. Além de produzir acabamento em materiais metálicos em escala nanométrica, ou seja, igual ou inferior a um bilionésimo de metro, ela também diminui o tempo do processo, barateando seu custo.
Nas etapas convencionais de usinagem por abrasão, a peça a ser modelada é submetida a diferentes etapas de manufatura. Inicialmente ocorre a operação de retificação, seguida pela de lapidação e, por último, é realizado o polimento. O equipamento desenvolvido na Unesp pelo aluno de mestrado Arthur Alves Fiocchi, com a orientação do professor Luiz Eduardo de Angelo Sanchez, reúne as características mais importantes desses processos em um único, denominado lapidorretificação. "Outro diferencial da lapidorretificação é sua capacidade de manufaturar componentes planos com qualidade superior ao das máquinas convencionais," assinala Fiocchi.
Financiada pela Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), a tecnologia encontra-se em processo de patenteamento por Fiocchi e Sanchez, seus desenvolvedores.
Segundo Fiocchi, o protótipo da máquina custou aproximadamente R$ 60 mil, enquanto um modelo similar importado nos Estados Unidos sai por aproximadamente R$ 230 mil. Com o objetivo de explorar a tecnologia fruto da sua dissertação de mestrado, Fiocchi está engajado na busca por parceiros comerciais.
Aplicação na indústria
O pesquisador Fiocchi aponta o potencial do processo que desenvolveu para a finalização de outros materiais, como:
- lentes para telescópios e microscópios;
- semicondutores;
- peças de motores automotivos e da indústria aeronáutica;
- selos mecânicos para o setor de bombeamento de fluidos (tema de sua pesquisa de doutorado, na qual estuda o desempenho da lapidorretificação na usinagem de materiais cerâmicos visando à produção de sistemas nano-eletromecânicos).
Superfícies planas e lisas
Elaborado no Laboratório de Tecnologia da Usinagem (Latus) da FE, essa inovação, segundo o pesquisador, agrega algumas particularidades dos processos convencionais de retificação e lapidação.
Do primeiro, destaca-se na lapidorretificação a maneira como é feita a afiação da ferramenta que realiza a função de corte, chamada de rebolo - grãos abrasivos de carboneto de silício aglutinados. Esse restabelecimento da capacidade de usinagem, denominado dressagem, ocorre pelo contato físico de um diamante de ponta única com a superfície do rebolo.
Da etapa de lapidação, o equipamento desenvolvido na Unesp utiliza a cinemática planetária - trajetória resultante do movimento relativo entre as superfícies da peça a ser usinada e do rebolo. "Para oferecer a mesma qualidade da superfície usinada, os processos abrasivos estrangeiros necessitam de grão abrasivo mais caro em razão de seu tamanho médio ser 40 vezes menor que o utilizado na lapidorretificação," diz Fiocchi.
Mesmo com abrasivos maiores, a lapidorretificação assistida pela dressagem promove a quebra dos grãos durante a etapa de afiação, gerando novas arestas de corte. Desta forma, cria efeito similar aos dos abrasivos de menor tamanho. Outras vantagens da lapidorretificação é o fato de a peça ficar mais limpa ao final do processo e de proporcionar um ajuste mais eficiente dos parâmetros de controle se comparada a lapidação, por exemplo.
Fiocchi destaca, ainda, a eficiência da lapidorretificação na busca pela excelência em superfície plana e lisa. "Essa é outra qualidade da lapidorretificadora, pois na indústria manufatureira dificilmente são produzidas superfícies perfeitas."
O pesquisador aponta o potencial do processo que desenvolveu para a finalização de outros materiais, como lentes para telescópios e microscópios; semicondutores; peças de motores automotivos e da indústria aeronáutica; e selos mecânicos para o setor de bombeamento de fluidos (tema de sua pesquisa de doutorado, na qual estuda o desempenho da lapidorretificação na usinagem de materiais cerâmicos visando à produção de sistemas nano-eletromecânicos).
Genira Chagas