WhatCIM
Nanocompósitos cerâmicos produzidos por CIM para componentes anti-desgaste e antiestáticos

Desafio

A indústria têxtil está sujeita a uma constante evolução e aumento do volume de produção de forma a dar resposta a um mercado cada vez mais competitivo e de maior relevância mundial. A evolução das fibras e das velocidades de produção origina uma maior exigência dos componentes de desgaste, principalmente nos guia-fios, que estão presentes nas diversas máquinas de produção de têxteis. Para além do desgaste, o processo de produção apresenta outro problema derivado da acumulação de eletricidade estática nos componentes o que provoca a acumulação de oligómeros. Estes problemas, nas peças utilizadas atualmente na indústria têm um grande impacto na produtividade e custos de processamento, visto que originam uma redução do desempenho das máquinas bem como um aumento de custos de manutenção e produção, por exemplo, em limpeza e filtragem ambiente devida a libertação de oligómeros.

Solução / Objetivo Principal

O principal objetivo do projeto WhatCIM foi reforçar a investigação, o desenvolvimento tecnológico e a inovação.

A solução deste problema visa o desenvolvimento de novos guia-fios, para a indústria de têxteis, sendo o seu processo de fabrico baseado em materiais cerâmicos nanocompósitos e em revestimentos nanoestruturados. Esta inovação será aplicada a casos de estudo com vista a ultrapassar os problemas associados ao desgaste e à eletricidade estática, e a demais problemas relacionados com atrito, encontrados atualmente. Para a obtenção dos novos componentes cerâmicos técnicos, dadas as suas especificações geométricas e funcionais, será desenvolvido todo o processo de moldação por injeção (CIM - ceramic injection molding) na vertente de média pressão (MPIM - medium pressure injection molding). O plano de trabalho contempla o desenvolvimento dos novos materiais nanocompósitos de matriz cerâmica, do processo de fabrico dos novos componentes técnicos por MPIM e de revestimentos funcionais aplicados por pulverização catódica, como uma possibilidade de incrementar as propriedades de superfície dos componentes. Será realizada a produção de peças protótipo de acordo com as aplicações detetadas, seguindo o protocolo de produção desenvolvido, bem como os respetivos testes de validação em ambiente industrial.

Objetivos, Atividades e Resultados esperados / atingidos

O objetivo final do projeto WhatCIM foi a resolução de problemas existentes actualmente na indústria de produção de têxteis, nomeadamente, o desgaste dos componentes das máquinas, onde existe contato com os fios a alta velocidade, bem como, a acumulação de oligómeros em alguns componentes, devido à electricidade estática. Este último prolema é especialmente relevante porque origina defeitos no produto final. Para tal foram desenvolvidas várias formulações cerâmicas, incluindo um cerâmico condutor, bem como, revestimentos funcionais. Estes últimos com dois requisitos, nomeadamente, o de minimizar o desgaste das peças, devido ao seu baixo atrito e alta resistência ao desgaste, e o de garantir condutividade elétrica superficial de forma a resolver o problema da eletricidade estática. Ao longo do desenvolvimento do projeto, as soluções propostas baseadas em formulações cerâmicas ou em revestimentos foram sujeitos a diversos ensaios de caraterização, quer da sua composição morfológica e química quer das suas propriedades mecânicas. É de salientar que, neste projeto, foi necessário aproximar os ensaios laboratoriais às condições especificas aplicáveis na indústria, para que os resultados fossem facilmente transponíveis e escaláveis para a indústria. Neste sentido, foi desenvolvida uma máquina de ensaios de desgaste capaz de simular as condições normalmente encontradas em funcionamento industrial e, com a qual, se avalia o coeficiente de atrito em função quer dos revestimentos quer dos substratos, podendo assim ser feita uma análise comparativa entre as diferentes combinações. No final do projeto cumpriram-se os objetivos com os revestimentos e as formulações cerâmicas a darem resposta às propriedades pretendidas, apresentando melhores resultados que as peças usadas actualmente.