Unicamp desenvolve materiais celulares

Por Marco Antonio L.

Do Inovação Tecnológica

Brasileiros entram no seleto grupo da tecnologia dos materiais celulares

Um dos primeiros resultados da pesquisa nacional com materiais celulares é um novo espaçador do ventilador do motor de um trator. [Imagem: Antoninho Perri/Unicamp]

Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) estão entrando em uma área de pesquisas até agora reservada a laboratórios de ponta no Japão e na Alemanha: o desenvolvimento de materiais celulares.

Os materiais celulares são estruturas porosas – os metais celulares, por exemplo, têm apenas 30% do peso dos metais maciços.

Isso os torna promissores para aplicações aeronáuticas e automobilísticas – peças mais leves permitem a redução do peso dos veículos e a utilização de motores menos potentes, menos poluentes e mais econômicos.

Os materiais celulares apresentam ainda elevada capacidade de deformação, o que lhes confere maior absorção de impacto do que os metais convencionais. São ainda atenuadores de vibrações e isolantes acústicos e térmicos, propriedades que ampliam seu espectro de utilização para além da indústria automotiva.

Novos processos e novos materiais

Mas, se são promissores, os materiais celulares pertencem à classe dos chamados novos materiais, o que significa que eles ainda estão em fase de desenvolvimento.

Este é o trabalho a que está se dedicando a equipe da professora Maria Helena Robert, da Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp.

O grupo está se dedicando tanto à descoberta de novos processos – formas para fabricar materiais já comprovadamente eficientes – como à descoberta de novos materiais, com estruturas ainda desconhecidas, mas com potencial para utilização industrial.

O grupo procura processos de produção diferenciados dos já conhecidos e que requeiram menores custos de produção e maior flexibilidade de produtos.

Por isso, os pesquisadores brasileiros estão usando o metal na forma pastosa, e não na fase líquida, como convencionalmente se faz, que exige temperaturas mais altas.

Outra inovação adotada em termos de processo é a utilização de cavacos de alumínio (raspas) resultantes da usinagem de componentes fabricados com o metal compacto.

Quanto ao desenvolvimento de novos produtos, o grupo está pesquisando compósitos de baixa densidade, que resultam da mistura de metal e material cerâmico poroso. As ligas resultantes apresentam baixa densidade, alta resistência ao atrito, além de propriedades isolantes térmicas e acústicas.

Esponjas e espumas

A professora Maria Helena lembra que as ligas celulares podem dar origem a espumas e a esponjas.

Nas espumas não há comunicação entre os poros. As esponjas, nas quais os poros são intercomunicáveis, podem ser usadas também como filtros, eletrodos para baterias e nos processos químicos de troca iônica.

Ela enfatiza ainda que a pesquisa apresenta um potencial de aplicação enorme, que vai além das aplicações nas áreas de engenharia, automobilística, aeronáutica, química e de biomateriais.

“Trata-se de um campo relativamente novo no mundo e com aplicações ainda restritas, principalmente aos poucos países que dominam a tecnologia”, afirma.

Peça para tratores

Um dos primeiros resultados da pesquisa é um novo espaçador do ventilador do motor de um trator, componente que tem a função de manter uma distância adequada entre o motor e a hélice responsável pela refrigeração. A peça é resultado do trabalho de Francioni Gomes Pinheiro, membro da equipe de Maria Helena.

Para ele, “o mais importante é que desenvolvemos o processo completo para a fabricação da peça real, desde o projeto do molde para tixoinfiltração, as etapas de fabricação, as análises metalúrgicas, os ensaios mecânicos até o teste no motor, ou seja, todas etapas do desenvolvimento de um componente de motor o que não é usual em trabalhos acadêmicos”.

A tixoinfiltração, a que o pesquisador se refere, é um processo no qual a liga metálica (geralmente de alumínio), no estado semi-sólido, é injetada sob pressão entre as partículas de um agente bloqueador inerte.

O metal penetra nos espaços entre as partículas – daí o nome bloqueador – que são removidas após a solidificação, gerando poros no produto final ocupados pelo ar.

Uma das vantagens do processo é a possibilidade de obter uma peça próxima à sua forma final, enquanto na fundição convencional o componente bruto necessita de processos de usinagens posteriores para acerto dos detalhes que permitam a montagem do componente no motor.

O pesquisador acredita que, com novos desenvolvimentos, a usinagem poderá ser totalmente eliminada.

A informação é do Inovação Tec.