A fabricação de moldes de fundição para peças de alta complexidade enfrenta desafios como alto custo e maior tempo para a produção, além de resultar em grande volume de resíduos poluentes. Para enfrentar esses desafios, está em desenvolvimento uma solução baseada em manufatura aditiva com areia de fundição.
Essa proposta é conduzida pelo projeto “Demonstrador do Processo de Manufatura Aditiva em Areia de Fundição para Geometrias Complexas (DMA2F)”, coordenado pelo Instituto Senai de Inovação em Sistema de Manufatura e Processamento a Laser de Joinville (SC). A iniciativa, que tem a participação de 18 empresas e outras oito Instituições de Ciência e Tecnologia (ICTs), integra a Linha IV – Ferramentas Brasileiras Mais Competitivas, do programa Mover (Mobilidade Verde e Inovação), coordenada pela Fundação de Apoio à UFMG (Fundep).
O aporte total é de R$ 9,9 milhões, com contrapartida que somam R$ 2 milhões.
O projeto pioneiro desenvolve e valida uma tecnologia brasileira de produção de moldes que utiliza o método de binder jetting, capaz de criar modelos com geometria altamente complexa, acabamento superior e maior eficiência. Os moldes serão produzidos por impressoras 3D, que apresentam maior exatidão e, por consequência, menor uso de recursos e geração de rejeitos.
Processo produtivo
A manufatura de moldes de areia é uma etapa fundamental na fundição de componentes metálicos utilizados em setores estratégicos como o automotivo, energético e agrícola. Tradicionalmente, essa produção envolve moldes compactados manualmente ou por processos automatizados com areia de fundição comum, seguida do despejo do metal líquido para formar a peça desejada.
“A proposta é introduzir no Brasil uma impressora de areia de fundição como alternativa à produção tradicional de moldes com areia compactada. A tecnologia foi trazida para atender à demanda do setor automotivo por moldes e matrizes mais complexos, com maior eficiência no processo produtivo,” explica o chefe do Instituto Senai de Inovação em Sistema de Manufatura e Processamento a Laser de Joinville (SC) e coordenador técnico do projeto, Luís Gonzaga Trabasso.
Sobre a tecnologia
A impressora funciona por meio de um sistema de jateamento de gotas de aglutinante, uma espécie de ácido ou polímero, sobre camadas finas de areia, solidificando o molde camada após camada. Diferentemente do método tradicional de moldes compactados, que exige processo manual e endurecimento por tempo, a manufatura aditiva constrói o molde de forma rápida, precisa e automatizada.
Segundo o professor Luís Gonzaga Trabasso, o processo começa com o fatiamento digital do modelo em CAD, que é então convertido em instruções para a impressora. As camadas de areia com aglutinante formam um molde de alta resolução, com detalhes intrincados que anteriormente demandariam moldes feitos à mão ou com posterior processo de usinagem.
A areia utilizada é extraída e produzida no Brasil, de origem controlada, com granulometria arredondada e resistência à fusão de metais, atributos essenciais para suportar o processo de fundição.Essa é a primeira vez que uma tecnologia de binder jetting de areia de fundição é implementada no país. Esse fato abre portas para uma produção mais ágil e de alta qualidade na cadeia de fundição brasileira.
Status do projeto
As etapas de testes, conduzidas sob supervisão do time liderado pelo professor Luís Gonzaga Trabasso junto às empresas parceiras do projeto, revelou que as peças fundidas produzidas a partir desses moldes demonstram excelente acabamento superficial, geometria complexa e conformidade completa com especificações técnicas, comprovando a viabilidade industrial do método. “A medição da peça final, em relação ao CAD, esteve dentro da tolerância e a peça saiu com uma dimensão que atende ao desenho, resultado que consideramos como uma validação do método,” relata o coordenador técnico do projeto.
Além do avanço tecnológico, uma das maiores contribuições do projeto refere-se ao desenvolvimento de um modelo sustentável de gestão de resíduos. A areia de fundição que sobra após a quebra do molde costuma ser descartada em aterros, gerando impactos ambientais relevantes. O projeto busca alternativas para reutilizar esse material na produção de pavimentação e insumos para a construção civil, reduzindo a geração de resíduos e fortalecendo a economia circular na cadeia de fundição.
Participação da iniciativa privada
A multinacional brasileira Tupy é referência do setor de metalurgia com produção de componentes estruturais em ferro fundido de elevada complexidade geométrica e metalúrgica. A empresa é uma das parceiras do projeto e, para o estudo, disponibilizou uma impressora que realiza a fabricação aditiva de moldes para o desenvolvimento de uma peça de geometria complexa, a fim de testar a nova tecnologia e compará-la a processos convencionais.
De acordo com Rafael Obara, líder técnico do projeto na Tupy, o demonstrador da tecnologia manufaturada aditiva em areia de fundição, cedido pela empresa para o estudo, visa a produção de peça-teste. O objetivo é validar o processo e apontar eventuais gargalos, sendo que alguns deles já foram mapeados e estão em processo de adequação.
Obara destaca os benefícios da tecnologia em teste tanto para a empresa quanto para a indústria automotiva brasileira como um todo. “Esse projeto capacita a fundição a produzir peças com geometria otimizada, menor peso e impacto ambiental, além de maior precisão. A manufatura aditiva em areia permite reduzir a espessura de paredes e produzir componentes mais leves, o que é estratégico para o setor automotivo “, diz.
Atualmente, o projeto está em segundo lote de testes na empresa, após aprimoramentos verificados na primeira leva, ajustando pontos de resistência mecânica e robustez.
Por fim, Rafael Obara ressalta a importância da parceria entre academia e empresas. “Se não fosse o apoio de parceiros, universidades e ICTs, nada disso seria possível. A união de esforços é fundamental para ampliar o conhecimento, desenvolver novas aplicações e atuar em mercados variados”, analisa.
O professor Gonzaga Trabasso também destaca que a relação academia-indústria fortalece o desenvolvimento de tecnologias para evolução do setor automotivo brasileiro. “Acredito que as parcerias são fundamentais para enfrentar os desafios da indústria. Pesquisa e inovação só avançam de forma consistente quando há cooperação entre diferentes atores. Trabalhar em conjunto nos permite ir além do conhecimento já consolidado e explorar novas possibilidades. É na soma de competências que conseguimos expandir horizontes e alcançar resultados mais relevantes.”, finaliza o coordenador técnico.
Sobre a Linha IV – Ferramentarias Brasileiras Mais Competitivas
A Linha IV – Ferramentarias Brasileiras Mais Competitivas tem como propósito superar os desafios enfrentados por ferramentarias com baixa produtividade e defasagem tecnológica. O foco é capacitar a cadeia de ferramentais de produtos automotivos, visando alcançar competitividade em nível global.
Alinhada ao compromisso de neoindustrialização, centrada na inovação, a frente de atuação concentra suas iniciativas na otimização de prazo, custo e qualidade ao longo das diferentes fases do ciclo de vida de produção de ferramentais. Dessa forma, busca-se capacitar as ferramentarias brasileiras não apenas para atender à demanda nacional na fabricação de veículos, mas também para conquistar uma posição destacada no mercado global.
Liderada pela Fundep, a Linha IV tem coordenação técnica do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).
