(23/07/2025) – Pesquisadores da Femec/UFU – Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia, de Minas Gerais, desenvolveram um processo de usinagem híbrido mecânico-eletroquímico que pode atender os setores automotivo, aeroespacial, médico, eletrônico, fotônico, de telecomunicação e de micro e nano dispositivos eletromecânicos.
A tecnologia, batizada de “processo híbrido mecânico-eletroquímico de usinagem de ultraprecisão”, pode ser aplicada a todos os materiais condutores de eletricidade, que no processo têm sua superfície modificada por meio de reações eletroquímicas. Um dos objetivos do desenvolvimento foi reduzir as etapas da fabricação para o acabamento de peças de materiais considerados de difícil usinagem e obter menor rugosidade.
Exemplos de materiais que podem se beneficiar desta tecnologia incluem os metais puros (alumínio, cobre, estanho, ferro), as ligas metálicas (formadas por dois ou mais elementos, sendo que pelo menos um deles é um metal, por exemplo, os aços que são ligas ferro-carbono), os materiais compósitos (mistura de um ou mais materiais dissimilares, por exemplo a fibra de carbono), o grafeno (e outros derivados de carbono), os polímeros especiais e as cerâmicas elétricas.
“A qualidade dos materiais utilizados pelas indústrias na fabricação de celulares, carros, aviões, instrumentos musicais e cirúrgicos, entre outros equipamentos das mais diversas áreas, depende da boa usinagem para garantir a resistência e leveza das peças”, explica o pesquisador Arthur Alves Fiocchi, docente na Faculdade de Engenharia Mecânica da UFU, e orientador do aluno de doutorado Walter dos Santos Motta Neto.
De acordo com Fiocchi, todas essas áreas demandam materiais extremamente lisos ou com baixa rugosidade e que sejam isentos de danos capazes de diminuir a vida do produto, ou seja, evitar que ele se quebre durante o uso ou tenha aplicação inviabilizada.
Ele acrescenta que, com o aumento da demanda e da oferta de materiais de engenharia mais resistentes e leves, e que são tipicamente difíceis de serem obtidos puramente por usinagem mecânica, conformação, fundição, soldagem ou manufatura aditiva (impressão 3D), os processos híbridos de fabricação também devem avançar tecnologicamente, para que seja possível aplicar esses materiais de maneira econômica, rápida e com alta qualidade.
O desenvolvimento do processo foi motivado especialmente pela demanda de mercado. A tecnologia visou principalmente reduzir o número de etapas da fabricação para o acabamento de peças de materiais considerados de difícil usinagem em uma única etapa, alcançando resultados de rugosidade 60% menores (tipicamente na faixa nanométrica) e sem danos mecânicos, térmicos e químicos típicos dos processos tradicionalmente usados na indústria.
De fato, há muitas demandas por processos e técnicas de fabricação que sejam capazes de processar os materiais sem que ocorra a introdução de defeitos nas superfícies geradas. Essas novas tecnologias fazem parte da chamada manufatura avançada.
A maioria dos materiais avançados são considerados de difícil processamento. Alguns desses apresentam elevada dureza, fragilidade e não são bons condutores de calor, características essas que criam obstáculos ao emprego de processos de usinagem (remoção de material) para conferir forma e acabamento superficial.
Quando processados por meio de técnicas tradicionais (mais antigas), suas superfícies sofrem danos permanentes, que reduzem a vida em aplicação da peça, principalmente em situações que envolvem vibrações. Os processos tradicionais também são lentos e não conseguem entregar a qualidade necessária que a indústria demanda.
Além disso, esses processos precisam ser encadeados em etapas que aumentam o tempo e os custos de produção. Dessa forma, a nova patente soluciona todos esses problemas, permitindo alcançar resultados melhores, mais rápidos e com qualidade suficiente até para aplicação em nanotecnologia.
O aspecto inovador da nova tecnologia está relacionado ao uso da eletroquímica (reações químicas produzidas por corrente elétrica) para alterar a superfície dos materiais (sem que ocorra remoção por eletroquímica) em associação com a usinagem mecânica, formando, assim, um processo híbrido de usinagem.
O hibridismo se dá por meio da aplicação da eletroquímica para modificar a superfície da peça e a usinagem para remover essa camada modificada. Já, todos os processos puramente mecânicos de usinagem, que dão forma e dimensão por meio da remoção de material com a formação de cavaco (resíduo da usinagem), deixam “cicatrizes” nas superfícies e subsuperfícies dos materiais.
O processo híbrido de fabricação descrito na patente combina, portanto, a ação mecânica de uma ferramenta de corte e a ação eletroquímica de passivação do material, realizada anterior ou simultaneamente à etapa de usinagem, para produzir peças de alta qualidade sem danos mecânicos, químicos e térmicos.
Fonte: João Damásio, Portal Comunica UFU
