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  19.09.11

Navios de cera


IPT estuda viabilidade inovadora da cera, em substituição ao plástico, na produção de modelos


O processo de usinagem com robô em bloco de poliuretano (PU), para a produção de embarcações em escala reduzida a serem testadas em tanque de provas, gera grande desperdício de material. A informação é do pesquisador Fábio Villas Boas, do Centro de Engenharia Naval e Oceânica do IPT, o CNaval. “Entre 20% e 45% de cada bloco do material vira cavaco e é irremediavelmente desperdiçado. Ao final do processo, e dos testes, mesmo o PU aproveitado no molde que gerou o modelo de embarcação em fibra de vidro vira sucata. Mesmo destino tem o modelo.”

Sem um processo padronizado de reciclagem, 100% do PU utilizado na confecção de moldes das embarcações vai para o lixo. Trata-se de um material polimérico caro, cujos resíduos do processamento robotizado geram desconforto, riscos à saúde e ao ambiente. Diante de tantos desafios, o Laboratório de Confecção de Modelos do CNaval iniciou projeto interno, há cerca de 11 meses, visando ao desenvolvimento de um material que viabilizasse a substituição do PU como matéria-prima dos moldes e, eventualmente, dos próprios modelos. As características de desempenho devem ser equivalentes ou até superiores às do PU, além de ecologicamente amigável.

PASSO A PASSO – A primeira tentativa do grupo foi com o gesso. “Também não era 100% reaproveitável, mas diminuía parcialmente os resíduos. O pior de tudo foi seu desempenho, bastante insatisfatório, com o processo de cura mais lento, muita sujeira e elevada abrasividade do pó, semelhante à do PU", afirma o pesquisador.
Formulação ideal obtida pelo IPT emprega cera de carnaúba, parafina e resina polimérica, entre outros materiais
 


Além desse resíduo diminuir a vida útil da ferramenta, também eleva o risco à saúde dos operadores pois tem efeito cumulativo podendo induzir o endurecimento dos pulmões (pneumoconiose). A busca na web levou ao material conhecido como ‘cera de ourives’. Geralmente importado, tem propriedades mecânicas que permitem a usinagem mesmo em altas rotações. "Constatadas suas propriedades mecânicas, partimos para analisar a viabilidade econômica. Descobrimos que era muito caro, viável somente na usinagem de produtos de alto valor agregado – o que não é nosso caso – como na produção de joias", completa ele.

De volta à web, Villas Boas encontrou algumas referências pelo mundo prevendo uso de cera em moldes. “Existe uma norma da International Towing Tank Conference (ITTC) para essa finalidade. Mas o que não existe é uma fórmula pronta para esse tipo de cera. Conscientes do desafio que tínhamos pela frente, iniciamos a pesquisa da cera para moldes estimulados pela vantagem deste material ser 100% reaproveitável com a fusão dos cavacos em novos blocos, com perdas mínimas.”

Foram analisadas ceras naturais e as industriais disponíveis no mercado nacional. Foram levantadas as características de cada uma delas e, com base nesses dados, elaboraram 100 amostras para testes variando as misturas e porcentagens de diversas ceras. Ao final dos testes, apenas 5% das amostras tiveram desempenho destacado. "Levamos as cinco amostras finalistas para o centro de usinagem no qual estabelecemos um programa padrão para avaliar a ‘usinabilidade’ das peças, o que determinou uma só formulação, a nossa ‘campeã’.”

A formulação ideal obtida pelo IPT, hoje em fase de patenteamento, emprega cera de carnaúba, que a torna muito competitiva, parafina e resina polimérica, entre outros materiais. Entre suas principais vantagens destacam-se a boa disponibilidade da matéria-prima no mercado interno, a dureza satisfatória (maior que a do PU, o que torna o processo mais estável e com menos vibrações, dando maior precisão geométrica aos cascos), a baixa capacidade térmica (aquecimento) durante a usinagem, a propriedade autolubrificante que reduz o desgaste da ferramenta e a flexibilidade do material que diminui quebras de protótipos.

Um aspecto comparativo fundamental é o custo e o desempenho alcançado para esta formulação com cera, que garante uma competitividade equivalente à do PU. “Com a possibilidade de reaproveitamento da cera muito próximo a 100%, seu custo inicial tenderá a cair rapidamente”, analisa Villas Boas.

FUTURO – As possibilidades para uso de cera em moldes e protótipos nos tanques de prova são muito promissoras, na opinião de Villas Boas. “Nossa meta imediata é chegar à produção de bloco com oito toneladas de cera, que é a capacidade máxima para carregar o robô do CNaval. Para isso, precisamos aperfeiçoar os métodos de moldagem, o que exigirá uma planta de fundição de cera capaz de suportar temperaturas da ordem de 120ºC, com capacidade de bombear esse volume para o molde que irá suportar esse volume e resfriar lentamente, em aproximadamente uma semana.”

A alternativa dos moldes ecológicos, como poderão ser chamados os de cera, abre novas perspectivas para testes em escala reduzida nos tanques de prova. Além dos moldes, futuramente também poderá ser usada a cera nos protótipos, em substituição à fibra de vidro. No final da linha produtiva dos ensaios, modelos e moldes não precisarão mais ficar estocados ou ir para o lixo. Será tudo derretido e reaproveitado.

Outra possibilidade a ser estudada é a chamada fundição de precisão. "Se comprovarmos a viabilidade deste novo material, poderemos gerar hélices metálicas na prototipagem. Temos pela frente um caminho longo e sem respostas prontas. Afinal, o PU utilizado hoje vem pronto do fornecedor, enquanto a cera ainda não existe no mercado", conclui Villas Boas.