Estudo da viabilidade do processamento de soldagem a laser de polímeros utilizando a soldagem por transmissão

• Processo: 20/00596-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Renato Boschilia Junior
• Beneficiário: Renato Boschilia Junior
• Empresa: Procoding Tecnologia para Rastreabilidade Industrial Ltda
• CNAE: Comércio atacadista de máquinas e equipamentos para uso comercial; partes e peças
• Pesquisadores associados: Eduardo Antonelli ; Fabio Roberto Passador ; Milton Sergio Fernandes de Lima
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/06697-0 - Estudo da viabilidade do processamento de soldagem a laser de polímeros utilizando a soldagem por transmissão, BP.PIPE; 21/06700-0 - Estudo da viabilidade do processamento de soldagem a laser de polímeros utilizando soldagem por transmissão, BP.TT
• Assunto(s): Materiais termoplásticos Policarbonatos Polímeros Superfícies Soldagem Soldagem a laser Laser Indústrias Produção em massa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: laser | polímero | processo | Soldagem | Técnica | transmissão | Técnica de solda de superfície poliméricas utilizando laser

Resumo

A primeira demonstração de solda em polímeros termoplásticos laser surgiu na década de 70 ocorrendo a partir dos anos 90 um uso massivo na indústria de produção em massa. Esta tecnologia proveu aplicação em diversos ramos da indústria, sendo as principais as indústrias de componentes eletrônicos, tecidos, dispositivos biomédicos, janelas, embalagens de alimentos e materiais hospitalares, visores de displays e componentes automotivos. A técnica é utilizada para juntar duas partes de materiais poliméricos, podendo estes estar sobre forma de filmes, placas termoplásticas moldadas e até tecidos em que utilizando um feixe de laser na região de contato, ocorre o amolecimento do material e a união de ambas as partes. A fim de obter uma boa solda a laser parâmetros como a potência utilizada sobre o local de aplicação, tamanho de feixe, tipo de movimentador de feixe e a sistema de fixação com pressão na região a ser soldada devem ser controlados. A solda de polímeros geralmente se dá de duas formas na indústria, na forma direta (topo a topo) e indireta (solda por transmissão), conhecida como laser transmission welding (LTW) pela indústria. Os tipos de lasers mais utilizados para tal aplicação são os de Diodo, 780-980nm, e Fibra, 1000-2100nm, sendo o de diodo o mais utilizado devido ao seu custo e eficiência na solda. A forma mais utilizada pela indústria é a indireta LTW, sendo já aplicada em países como Alemanha, EUA e China. A técnica ocorre através da transmissão do feixe num meio transparente ou translucido, material superior, até o ponto de solda a camada absorvedora, material inferior. Normalmente aditivos, como negro de fumo são utilizados para aumentar a absorção energética da radiação na região de contato. Para a realização da solda necessita-se de um sistema de fixação sob pressão no ponto de aplicação do laser para que ocorra a solda de maneira mais efetiva. Para viabilizar a técnica serão utilizados dois tipos de materiais poliméricos termoplásticos, policarbonato (PC) e polimetilmetacrilato (PMMA), nas condições naturais e dopados com negro de fumo, cristal e fume respectivamente, sendo soldados somente os materiais de mesma classe (PCcristal+PCfume e PMMAcristal+PMMAfume). Serão utilizados parâmetros de controle, como, potência, e pressão para se obter as melhores condições de solda. Serão Utilizados três tipos de lasers, Fibra contínuo 500W (1036nm), no Senai/SC, Joinville, Fibra-Yb pulsado 30W (1064nm), na Promarking e diodo 200W (980nm), na Alemanha representada no Brasil pela empresa ReB Laser (Coherent-Rofin) para testar a viabilidade da tecnologia. Posteriormente estas amostras soldadas serão caracterizadas e analisadas juntamente a Universidade federal de São Paulo (UNIFESP). Será realizado caracterizações estruturais como microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV), para observar a morfologia da solda e caracterizações mecânicas, como dureza e resistência a tração, para validar a resistência da solda, buscando os melhores parâmetros para uma solda resistente com qualidade visual considerável. A Procoding irá desenvolver em contrapartida um sistema de fixação com pressão para a solda das amostras. Além da viabilidade técnica, também será desenvolvido o a viabilidade comercial do projeto, através do uso da ferramenta de estudos de viabilidade técnica, econômica, comercial, do impacto ambiental e social, chamada EVTECIAS. Para o sucesso do projeto de estudo da viabilidade da solda, contará com participação de um bolsista, professores associados, técnicos em conjunto com a empresa Procoding no desenvolvimento e inovação da pesquisa e tecnologia (AU)