Pesquisadores da USP e IPT iniciam estudo para criar ligas metálicas

Projeto utilizará modelagem computacional para desenvolvimento dos novos materiais

O Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e a Escola Politécnica da USP estão trabalhando em parceria num projeto inovador que agregará mais competitividade ao desenvolvimento de ligas para ferramentas de conformação a quente em metalurgia, cobrindo as frentes de aços laminados, forjamento de aço e fundição sob pressão de ligas de alumínio.

A proposta do projeto é aplicar pela primeira vez a modelagem computacional para prever a degradação que as ferramentas sofrem durante o processo produtivo. “Vamos fazer essa projeção para cada tipo de liga que quisermos avaliar”, afirma Mário Boccalini Junior (foto), pesquisador do Laboratório de Metalurgia e Materiais Cerâmicos (LMMC), ligado ao Centro de Tecnologia de Processos e Produtos (CTPP), um dos 12 centros tecnológicos do IPT. 
 
As ferramentas de conformação são estratégicas para a indústria porque representam parte expressiva de seus investimentos. No caso, por exemplo, do forjamento, a matriz pode significar até 30% do custo final do produto.
 
O projeto conta com investimento de R$ 13 milhões, dos quais 90% provêm do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e o restante da Gerdau, empresa que deverá incorporar em escala industrial a tecnologia que será criada. Os trabalhos começaram em abril deste ano, quando foi liberada a primeira parcela dos recursos.
 
O desenvolvimento completo do projeto levará quatro anos e seu impacto econômico deverá ser considerável, visto que a indústria metalúrgica de transformação concentra cerca de 10% do Produto Interno Bruto (PIB) do País, segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o que em 2010 representou um faturamento bruto de R$ 210 bilhões.
 
O comportamento de materiais previsto pelos modelos computacionais depois devem ser validados em laboratório e escala piloto. A modelagem e a validação laboratorial serão feitas pela Poli, enquanto o IPT cumprirá as validações em escala piloto. No caso do Instituto, Boccalini explica que o compromisso assumido para o primeiro ano de trabalho é consolidar a montagem da infraestrutura necessária às comprovações da fase piloto. 
 
Para viabilizar o projeto, o IPT vai adquirir uma máquina de fundição sob pressão que a partir do trabalho em escala piloto de injeção de peças permitirá estudar o comportamento real dos moldes. O LMMC já possui uma prensa de forjamento e um laminador que também serão modernizados, ganhando maior segurança e eficiência operacional. Esses equipamentos terão alimentação automática, por meio de equipamentos que também serão adquiridos no projeto, eliminando a presença da mão-de-obra nas etapas de aquecimento e conformação.
 
O resultado do projeto será um sistema computacional voltado ao projeto de ligas, que será aplicado nas atividades industriais da Gerdau. “O que vamos criar não é um software, mas um sistema avançado para desenvolver ligas”, afirma Boccalini. A expectativa do pesquisador é que os custos e os tempos para o desenvolvimento de ligas para ferramentas de conformação a quente se tornem substancialmente menores com a nova competência. 
 
“A outra vantagem é que o sistema vai permitir uma liberdade maior para o desenvolvimento de novas ligas”, afirma, lembrando que ‘alloy design’ é a expressão técnica para designar os trabalhos de criação de ligas, que relacionam as características de microestrutura dos materiais com seu comportamento em termos de desgaste e fadiga nas linhas de produção. 
 
A modelagem do dano sofrido pelas ligas em suas aplicações tornará as fases experimentais de desenvolvimento circunscritas somente às ligas que tiveram bom desempenho no computador. “A escala piloto terá um universo de materiais mais reduzido para estudar e a um custo significativamente menor”, diz Boccalini.
 
Esse projeto vinha sendo gestado há três anos, quando a ideia inicial foi submetida à União Europeia para que o financiamento fosse feito junto ao programa FP7, que é destinado ao apoio a atividades de pesquisa e desenvolvimento em diversas áreas. Naquele momento, o projeto era voltado exclusivamente aos cilindros de laminação e a crítica que recebeu do órgão internacional foi justamente a de ter abrangência restrita. “Mas com a assimilação da crítica, ampliamos o tema para a configuração atual do projeto”, afirma, ainda que depois desse episódio o FP7 deixasse de figurar entre os potenciais financiadores do projeto. 
 
Os cilindros de laminação, no entanto, já haviam sido objeto de um trabalho bem-sucedido para a Gerdau (Aços Villares, à época), por meio do Centro de Desenvolvimento de Cilindros (CDC), projeto que também contou com a parceria entre a Poli e o IPT, e que em 2006 atingiu seus mais promissores resultados, chegando a envolver 37,4% da receita líquida da empresa. 
 
Em 2007, a Aços Villares passou para o controle da Gerdau, que comprou 60% do capital da companhia espanhola Sidenor, detentora da empresa desde 2000. Em 2008, a Gerdau comprou mais 29% de ações da Aços Villares, abrindo caminho para incorporar as atividades da empresa. 
 
O projeto que agora entra em pauta para as equipes de metalurgia do IPT e de tribologia da Poli se reveste de expectativas positivas com o histórico de bons resultados anteriores.
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