Economia circular e urban mining para o desenvolvimento sustentável da cadeia produtiva de metal duro à base de Carboneto-Cobalto (WC-Co)

• Processo: 22/06201-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2025
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia de Transformação
• Pesquisador responsável: Fabio Miranda
• Beneficiário: Fabio Miranda
• CNAE: Metalurgia dos metais não-ferrosos e suas ligas não especificados anteriormente
• Pesquisadores principais: Daniel Rodrigues
• Pesquisadores associados: Suzilene Real Janasi
• Vinculado ao auxílio: 19/08927-2 - Economia circular e urban mining para o desenvolvimento sustentável da cadeia produtiva de metal duro a base de carboneto de tungstênio-cobalto (WC-Co), AP.PIPE
• Assunto(s): Metalurgia do pó Resíduos industriais Impressão tridimensional Processos de fabricação Economia circular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: economia circular | Manufatura Aditiva | matérias primas e resíduos industriais | metalduro | processos de fabricação | Metalurgia do Pó

Resumo

A recuperação de resíduos de metal duro e a substituição do Co e do WC são tendências de pesquisas para a sustentabilidade ambiental no desenvolvimento novos produtos nesta classe de materiais. A proposta para a fase II, está baseada nos resultados promissores obtidos no projeto PIPE concluído na sua fase I, "Economia Circular e Urban Mining para o desenvolvimento sustentável da cadeia produtiva de metal-duro à base de carboneto de tungstênio e cobalto (WC-Co)" - processo 2019/08927-2. A fase I foi muito bem sucedida no que se refere ao reuso de resíduo de retificação de metal-duro (borra de retífica), empregando o processo convencional, ou seja, condicionamento (físico e químico) da borra, seguido de compactação e sinterização (densidade relativa de 99,5% e dureza de 88,4 HRA), conforme descrito nos relatórios científicos da fase I. No decorrer da fase I, novas técnicas de conformação foram também exploradas, como gelcasting e impressão 3D (processos direto e indireto), utilizando primeiramente matérias primas virgens, para o estabelecimento de um referencial e, posteriormente, o mesmo resíduo, bem como para misturas de matérias primas virgens com resíduo. Diferentemente do processo convencional (compactação e sinterização), estes novos processos permitem a produção de componentes com dimensões e formatos mais próximos dos finais, reduzindo custo de fabricação. Adicionalmente, como estes processos ocorrem em meio líquido (suspensões), permitem o uso de dispersantes e de processos mais intensos de desaglomeração, o que favorece a obtenção de microestruturas mais homogêneas, melhorando o desempenho. Alguns testes exploratórios conduzidos na fase I, considerando estes dois processos, permitem prever que poderão ser usados para fabricar produtos que não são possíveis de se obter pelo processo convencional, limitante no que se refere ao formato. Adicionalmente, foi testado PBF-L/M (fusão em leito de pó - laser), tanto para matérias primas virgens como para a borra de retífica condicionada, tendo sido desenvolvido um sistema de alimentação para que o leito de pó seja uniforme e homogêneo. Na fase II do projeto, a proposta será de avançar no processo convencional de compactação, ampliando as classes de resíduos a serem reciclados (borra de retífica, resíduo de torno e peças sinterizadas), além de evoluir nas novas técnicas de conformação: gelcasting, e impressão 3D (extrusão e PBF-L). Um tópico importante para esta fase II é a produção de suspensões com características adequadas para cada um dos processos que utilizam slurry, o que inclui elevar a concentração de sólidos, reduzir a taxa de sedimentação e tendência à floculação, além de ajustar o comportamento reológico. Da mesma forma, pretende-se evoluir no processo PBF-L, melhorando a escoabilidade dos pós através de secagem em spray dryer e pré-sinterização para obtenção de aglomerados esféricos e utilizando, também, um sistema de alimentação especialmente desenvolvido para este processo. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MIRANDA, FABIO; DOS SANTOS, MARCELO OTAVIO; RODRIGUES, DANIEL; COELHO, RODRIGO SANTIAGO; BATALHA, GILMAR FERREIRA. NbC-BASED CERMET PRODUCTION COMPARISON: L-PBF ADDITIVE MANUFACTURING VERSUS CONVENTIONAL LPS POWDER METALLURGY. MATERIALI IN TEHNOLOGIJE, v. 57, n. 5, p. 9-pg., 2023-01-01. (19/08927-2, 22/06201-7)

MIRANDA, FABIO; DOS SANTOS, MARCELO OTAVIO; CONDOTTA, RODRIGO; GONCALVES PEREIRA, NATHALIA MARINA; RODRIGUES, DANIEL; JANASI, SUZILENE REAL; ORTEGA, FERNANDO DOS SANTOS; MERGULHAO, MARCELLO VERTAMATTI; COELHO, RODRIGO SANTIAGO; DE OLIVEIRA, RENE RAMOS; et al. Additive Manufacturing of Tungsten Carbide (WC)-Based Cemented Carbides and Niobium Carbide (NbC)-Based Cermets with High Binder Content via Laser Powder Bed Fusion. METALS, v. 14, n. 12, p. 33-pg., 2024-12-01. (22/06201-7)