De acordo com pt.wedoany.com-Andrew Neils, cientista de materiais da Universidade Northeastern (Northeastern University) e membro do Grupo de Pesquisa em Spray a Frio (Cold Spray Research Group), em parceria com a empresa aeroespacial bluShift (bluShift Aerospace), desenvolveu um novo método para transformar resíduos de usinagem de metais em matéria-prima para manufatura aditiva. A pesquisa utiliza tecnologia de fragmentação em estado sólido, por meio de moagem em moinho de bolas, para converter cavacos de usinagem de aço inoxidável 316L em pó metálico, que foi aplicado com sucesso em um teste de conceito de deposição por spray a frio, demonstrando a viabilidade técnica da reciclagem de sucata metálica como insumo para manufatura aditiva.
Neils apresentou os resultados na feira RAPID+TCT deste ano. Ele explicou que o objetivo do projeto é alcançar uma produção distribuída e de baixo custo de pó, evitando transformações de fase induzidas por calor e aumentando a eficiência energética por meio do processamento em estado sólido. Em comparação com os métodos tradicionais de síntese química ascendente (bottom-up), o processo de moagem descendente (top-down) é mais rápido, mais barato e mais fácil de escalar. Neils enfatizou que a equipe optou deliberadamente por uma solução de moagem de baixa tecnologia e madura, adotando o moinho de bolas planetário devido ao seu baixo custo (cerca de 5.000 dólares para equipamento de laboratório padrão) e facilidade de escalonamento.
Transformar sucata metálica em pó com morfologia adequada para manufatura aditiva é um grande desafio. A equipe combinou bolas de moagem grandes (para impacto de alta energia, visando fragmentação e redução do tamanho de partícula) e bolas pequenas (para impacto de baixa energia, promovendo arredondamento e alisamento das partículas). Neils destacou que a força de colisão depende em grande parte do diâmetro das bolas: aumentar o diâmetro de 6 mm para 20 mm eleva a força de colisão em aproximadamente 37 vezes. A equipe utilizou modelos analíticos para prever a energia de impacto ao escalar para equipamentos maiores, o que é crucial para a transição do moinho planetário para equipamentos de maior porte, como moinhos de bolas agitados.
Nos experimentos específicos, a equipe adotou um processo de moagem em múltiplas etapas: bolas grandes para fragmentação inicial, bolas médias para propagação de trincas e bolas pequenas para refino de partículas. Em comparação com a moagem tradicional de etapa única, os métodos de duas e três etapas resultaram em uma distribuição granulométrica mais estreita, melhor controle de forma e maior esfericidade das partículas. Os pesquisadores utilizaram pó atomizado a gás como controle e descobriram que o tempo de moagem é um fator crítico para a qualidade do pó: tempos mais longos produzem partículas menores e mais uniformes. Embora o produto final já se aproxime das características dos pós comerciais, Neils admite que o processo ainda não foi otimizado. Além disso, a contaminação proveniente do jarro de moagem de carboneto de tungstênio gerou partículas dispersas de carboneto de tungstênio no pó de aço inoxidável, o que, no entanto, pode representar um método potencial para a fabricação de compósitos de matriz metálica.
No teste de conceito de spray a frio, o pó atomizado a gás produziu a melhor qualidade de revestimento, mas o pó obtido por moagem em três etapas também formou revestimentos aceitáveis, com boa intertravamento de partículas. Devido à presença de carboneto de tungstênio, a dureza do revestimento compósito aumentou. A pesquisa ainda se encontra em estágio laboratorial ou de desenvolvimento, e estudos futuros explorarão a viabilidade do método para mais materiais e em maiores volumes de produção.
