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DESENVOLVIDA MÁQUINA – PROTÓTIPO DE POLIMENTO A LASER

A rugosidade nas cavidades dos moldes para injeção de termoplásticos , mesmo que invisível a olho nu ,pode impactar diretamente as características das peças moldadas ,incluindo propriedades de abrasão , corrosão ,ópticas e ,sobretudo , a estética do produto . Não é à toa que na produção dessas ferramentas de 12 a 15 % dos custos e de 30 a 50% do tempo gasto com a fabricação estão associados com a atividade de polimento .Pesquisadores do Instituto Fraunhofer para Tecnologia de Laser ,desenvolveram uma máquina – protótipo de polimento a laser capaz de trabalhar com agilidade ,rapidez e precisão até mesmo em moldes de geometrias complexas .

Protótipo de máquina-ferramenta para polimento a laser,desenvolvida pelo Instituto Fraunhofer de Tecnologia a laser em conjunto com três parceiros das áreas de construção de máquinas e tecnologia a laser .

Neste processo de polimento ,a radiação do laser emitida pelo cabeçote do equipamento atua como uma ferramenta flexivel isenta de contato ( e portanto ,não desgastável )que derrete uma fina camada superficial do molde , depositando material fundido nas regiões de vales ,ou seja ,nas áreas rugosas .Uma vez no estado líquido , as irregularidades superficiais são alisadas como resultado da auto organização ,devido a tensão superficial . Isso resulta em superfícies mais homogêneas .

A máquina pode ser usada para o tratamento de metais como titânio ,bronze e aço ,entre outros . A real inovação é encontrada no principio fundamental da operação usada no polimento a laser (fusão ) em comparação com a retificação e polimento convencional (remoção de material ).

O domínio do controle do processo de fusão no qual o volume de material fundido é menor do que 0,005 mm² ,constitui um desafio técnico . Podemos afirmar que contrário aos processos básicos de retificação e polimento com a remoção de material, no polimento a laser a ferramenta não se desgasta por não ter o contato e o material que se funde se auto organiza pelas irregularidades da superfície trabalhada deixando a superfície alisada após a tensão aplicada.

Princípios utilizados para o polimento de superfície de metal.
1 – Radiação laser
2 – Face polida a laser
3 – Camada refundida
4 – Á rea afetada pelo aquecimento
5 – Face ainda rugosa
6 – Metal (forma /matriz)


Vantagens que se procura conquistar com o polimento a laser:
– Trabalho automatizado em superfície 3D
– Polimento em áreas pré-determinadas independente do tipo de complexidade
– Menor solicitação mecânica comparada aos processos comum.
– Alta reprodutibilidade da qualidade do polimento
– Maior velocidade no processo .
– Superfície polida uniforme e
– Eliminação do uso de outras substâncias no processo de polimento .
– O polimento a laser , permite ainda a criação de texturas de forma automáticas e rápidas .

 

 

De acordo com os pesquisadores ,a utilização do laser permite polir extremidade de difícil acesso em um curto espaço de tempo .Enquanto no polimento manual ,uma área de 10mm² demora cerca de 30 minutos para ser tratada ,o equipamento a laser realiza o mesmo trabalho em 1 minuto . No projeto foram feitos dois tipos de polimento a laser, o macro e o micropolimento . O macropolimento é usado para um polimento mais profundo , podendo abranger penetrações superficiais entre 20 e 200 microns , dependendo da rugosidade inicial da superfície e do tipo do material do moldado .Neste caso , utiliza-se a fonte de laser Nd:YAG com potência de 70 a 300 W e com tempo de processamento variando de 10 a 200 s/cm² .Nos testes realizados pelo instituto , pesquisadores conseguiram diminuir a rugosidade de uma superfície de aço de Ra 5,0 para 0,05 microns

Tabela – Resultados obtidos pelo Instituto Fraunhofer
Com o polimento a laser.


Já o micropolimento é feito a laser pulsado .Os pulsos duram entre 20 e 1000 ns ( nanosegundos ) e a profundidade de fusão da camada superficial varia de o,5 e 5 µm .Nesse método apenas fina uma camada superficial é fundida ( não há tratamento de estruturas superficiais espessas ).

Sendo assim o tempo de processamento diminui para 3 s/cm .Com o micropolimento é possível deixar os moldes extremamente lisos , proporcionando alto brilho à ferramenta . Esse processo é indicado para o polimento de moldes utilizados em aplicações tribológicas ( sujeitas a atritos)e médicas .Em alguns casos o ideal é a utilização dos dois procedimentos ,primeiro o macropolimento para eliminar as marcas dos processos de usinagem e posteriormente , o micropolimento para dar um melhor acabamento e brilho adicional a peça

O processo de polimento a laser desenvolvido pelo ILT é totalmente automatizado , utiliza dados do projeto em CAD 3D analisados por meio de um software desenvolvido especialmente para o equipamento .
Com o uso do laser em superfícies planas , os testes feitos mostraram a redução da rugosidade em áreas ,desde Ra igual a 5 microns para Ra igual a 0,1 microns .Para o polimento em peças tridimensionais foi necessário o desenvolvimento da máquina para a produção industrial .

Duas metade de um molde para vidro, inicialmente no estado inicial grosseiro ( à esquerda ) e posteriormente polido a laser ( na frente ,à direita ) .

Fonte :Notícias Plástico Industrial

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