USP ganhará impressora 3D para fabricação de peças em metal

Avaliado em 155 mil dólares, equipamento simplifica processo da metalurgia e vai atender a projetos de pesquisas e empresas

Peça de metal produzida pela impressora 3D – Foto: Divulgação/DesktopMetal

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Ela produz peças de qualidade com propriedades mecânicas semelhantes à fundição. A impressora 3D para peças de metal simplifica o processo da metalurgia e em breve estará à disposição de cientistas da USP e empresas. O centro de pesquisa Fapesp Shell Research Centre for Gas Innovation (RCGI) iniciou o processo de compra do equipamento. Importado dos Estados Unidos, ele deve chegar em até dois meses após finalizada a aquisição. O valor negociado está na faixa de 155 mil dólares (cerca de R$ 850 mil) e será custeado pela empresa Shell, por intermédio da Fundação de Apoio à Universidade de São Paulo (USP).

“A vantagem dessa impressora é que ela pode fabricar já em metal peças de formato complexo, coisas que não dá para fazer com métodos de manufatura comuns”, afirma o engenheiro mecânico Emílio Carlos Nelli Silva, professor da Escola Politécnica (Poli) da USP e diretor do Programa de Engenharia do RCGI. “Estamos falando de peças com muitas curvas, com acabamentos específicos; não há limitações de geometria”, diz, mencionando como exemplo os projetos que buscam desenvolver juntas de vedação labirinto, para evitar o vazamento de gases como metano em tubulações, e separadores supersônicos, dispositivos em formatos tubulares que promovem a separação dos gases dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4).

O RCGI conta com cerca de 400 pesquisadores que atuam em 46 projetos de pesquisa, divididos em cinco programas: Engenharia, Físico/Química, Políticas de Energia e Economia, Abatimento de Monóxido de Carbono, e Geofísica. O centro desenvolve estudos avançados no uso sustentável do gás natural, biogás, hidrogênio, gestão, transporte, armazenamento e uso de dióxido de carbono.
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Linha de impressoras 3D que fabricam peças em metal – Foto: Divulgação/DesktopMetal

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Equipamento multiúso

Além de servir aos pesquisadores e professores do centro de pesquisa e da comunidade acadêmica, o aparelho – chamado Studio System, desenvolvido e produzido pela empresa norte-americana Desktop Metal –  fará parte de um laboratório multiusuário dentro do centro de pesquisa. “De acordo com essa filosofia, os equipamentos podem ser alugados, contratados por empresas dentro do preço de mercado; com essa arrecadação, esperamos fazer a manutenção da impressora”, afirma Silva.

Segundo o diretor do Programa de Engenharia do RCGI, a ideia do centro adquirir uma impressora 3D metálica como essa vem de 2015, quando o RCGI foi criado, mas só agora ela se materializa, após equacionadas questões econômicas e etapas burocráticas para adquirir um equipamento de alto valor. “É um processo com idas e vindas, com oscilações do dólar e tudo mais, e então finalmente a coisa convergiu.”

Composta basicamente de três equipamentos – a impressora propriamente dita, um tanque para o processamento químico das peças (debinder) e um forno com temperaturas que chegam a 1.400 graus Celsius -, o sistema, de acordo com os pesquisadores, é relativamente compacto (necessita de um espaço de 50 metros quadrados no laboratório) e leve, facilitando a instalação e a movimentação das máquinas em um laboratório de pesquisa.

“Com essa tecnologia, você não precisa de tanto espaço. Ela é até menor do que uma outra impressora que temos aqui, de polímero”, afirma Francisco Oliveira, pesquisador do Laboratório de Otimização de Sistemas Multifísicos (MSOL), da Poli.

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Em sentido horário, as fases do processo na impressora 3D metálica: preparação (plano de construção em software), impressora (impressão camada por camada com pó de metal mantido unido por cera e aglutinantes), debinding (dissolução do aglutinante primário e criação de estrutura de poro aberto) e sinterização (aquecimento em alta temperatura para ligação das partículas de metal) – Fotos: Divulgação / DesktopMetal

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Outra vantagem do sistema, segundo Silva, é que a impressora usa cartuchos com bastonetes dos metais em estado sólido, misturado com polímeros, evitando os riscos de se trabalhar com o pó metálico no laboratório. As peças produzidas podem ter um tamanho máximo de 15 centímetros (cm) de altura, por 25 cm de largura e 15 cm de comprimento. Além disso, um protótipo pode ficar pronto em um período de um a três dias, quando uma peça complexa feita a partir de um molde pode levar semanas e meses para ficar pronta pelo método convencional.

Até agora, os pesquisadores do RCGI de projetos como o da junta labirinto, por exemplo, usavam impressoras em polímero. “A impressora de metal permite que se mostre como fica a viabilidade de fazer a peça em metal”, diz Silva.

“É um equipamento que vai auxiliar os projetos internos do RCGI e da Universidade e ainda, por outro lado, está dentro do conceito da academia de difundir essa tecnologia – chamada manufatura aditiva -, que está crescendo não só no Brasil, mas no mundo. É uma tecnologia que rompe barreiras e por isso é chamada de disruptiva, dos processos tradicionais de fabricação”, afirma Oliveira. “Então, os alunos e pesquisadores que tiverem contato com esse tipo de tecnologia também ajudam a difundir esse conhecimento não só pelo RCGI, mas também entre os atores que participam desse processo.”

De acordo com os pesquisadores, o novo equipamento do RCGI e o laboratório em que ele ficará instalado apoiarão o Hub Brasil de Manufatura Aditiva, uma iniciativa do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), criado para difundir essa tecnologia, atualmente mais utilizada nas áreas médica, aeroespacial e automotiva.

Da Assessoria de Comunicação do RGCI


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