Estudo da viabilidade técnico-científica de conformação de corpos verdes de alta densidade em alumina pela técnica de manufatura aditiva de Sinterização Seletiva a Laser - SLS

• Processo: 19/22904-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Tatiani Falvo Almeida
• Beneficiário: Tatiani Falvo Almeida
• Empresa: Engecer Ltda
• CNAE: Fabricação de produtos cerâmicos não-refratários não especificados anteriormente
• Município: São Carlos
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/14598-9 - Processamento de corpos cerâmicos densos por sinterização seletiva a laser, BP.TT; 20/10654-1 - Estudo da distribuição granulométrica de pós de alumina recobertos com poliamida e sua influência na compactação, BP.TT
• Assunto(s): Alumina Cerâmicas Impressão tridimensional Sinterização Laser Estudos de viabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: alta densidade | Alumina | cerâmica estrutural | sinterização seletiva a laser | Cerâmica

Resumo

A manufatura aditiva (MA) compreende uma série de tecnologias nas quais um componente é diretamente produzido a partir de um modelo virtual. No que diz respeito à conformação de componentes cerâmicos, dentre as tecnologias de MA existentes, a sinterização seletiva a laser (SLS) se destaca pela versatilidade das matérias-primas que podem ser utilizadas, compreendendo desde pós até suspensões com alta concentração de sólidos (40 a 60% em volume). O processamento por SLS mais comum para cerâmicas se baseia no uso de um material de baixo ponto de fusão juntamente com o pó cerâmico, o qual atua como agente ligante das partículas do pó ao fundir durante o processo. Com isso, um corpo "verde" é formado, o qual deve ser submetido a tratamento térmico posterior para sua sinterização. Em pesquisa anterior, empreendida no âmbito do Programa PIPE - Desafio Sirius II, os resultados não foram suficientemente conclusivos para permitir a confirmação da rota tecnológica SLS para componentes cerâmicos de alta densidade. Entretanto, segundo levantamento empreendido, a sinterização direta de componentes conformados por SLS, sem um tratamento prévio, como o de prensagem isostática a frio após SLS, resulta em densidades em torno de 50 a 60% da densidade teórica (DT) do material, enquanto que com esse tratamento a densidade pode chegar a 94% da DT. Componentes com densidade acima de 90% da DT apresentam resistência mecânica adequada para aplicação como cerâmica estrutural, segmento onde a proponente atua. Nesse contexto, o projeto que se apresenta tem por objetivo o estudo da viabilidade técnico-científica de obtenção de corpos "verdes" de alta densidade, a partir do desenvolvimento de pós cerâmicos apropriados para o processo de sinterização seletiva a laser (SLS) indireta seguida por uma etapa de conformação por prensagem isostática a frio, antes da sinterização final desses corpos. A justificativa para este projeto de desenvolvimento está relacionada ao potencial uso do processo de conformação SLS para fabricação de corpos cerâmicos com geometrias complexas, os quais são dificilmente obtidos a partir das demais técnicas convencionais de conformação, a exemplo das técnicas de prensagem e usinagem, injeção ou mesmo extrusão. Como resultado final, espera-se obter componentes com densidade superior a 90% da DT a partir da combinação dos três processos citados - SLS, pós-conformação por prensagem isostática e sinterização. O mercado potencial que se pretende atingir é o de componentes cerâmicos estruturais com geometria complexa, para uso em equipamentos com condições especiais e severas de operação (elevado campo magnético, alto vácuo, alta temperatura, etc.). Usando-se como referência os segmentos de aplicação onde a empresa proponente já atua, quais sejam, componentes de pequeno e médio porte, com tolerâncias dimensionais e acabamento superficial de elevado grau de exigência, potenciais oportunidades podem surgir a partir do desenvolvimento da tecnologia de manufatura aditiva. A prospecção de mercado idealizada resulta em uma participação diferenciada sobre os negócios atuais da empresa proponente, com o resultado em valor mais significativo do que em termos quantitativos, podendo chegar a representar até 3% do faturamento sobre o portfólio atual da empresa em 5 anos. (AU)