Foco no Desempenho: Prolongar a Vida Útil das Ferramentas na Furação de Compósitos CFRP-Alumínio

Um design inovador de broca de metal duro integral com revestimento de diamante CVD alcança 130% mais vida útil na furação de materiais compósitos, superando as expectativas na indústria aeroespacial.

A precisão e a durabilidade são cruciais na indústria aeroespacial, especialmente na furação de milhares de orifícios para rebites em componentes complexos de CFRP (polímeros reforçados com fibra de carbono) e alumínio. A Scheinecker, um proeminente fabricante austríaco de ferramentas de precisão “Made in Austria” com 50 anos de experiência, demonstra a sua excelência ao desenvolver uma broca de metal duro integral (SC) que prolongou a vida útil em 130% num projeto recente, superando significativamente os requisitos do cliente. Este sucesso foi impulsionado, em grande parte, pela aplicação do revestimento de diamante BALDIA COMPOSITE DC CVD da Oerlikon Balzers.

Os materiais compósitos, como o CFRP, são fundamentais na construção leve aeroespacial, mas a sua maquinação representa um desafio notável. A perfuração destes compósitos expõe a broca a camadas alternadas de fibras de carbono ultraduras e resina epóxi mais maleável. Em estruturas em "stack", pode também envolver titânio ou alumínio dúctil, cada um com características de maquinação distintas. O objetivo primordial é prevenir a delaminação — a rutura das fibras nas entradas e saídas dos furos — que pode comprometer o diâmetro, a forma e o acabamento superficial. Esta precisão é vital para a integridade estrutural de milhares de furos.

A Scheinecker, que celebrará o seu 50º aniversário em 2025, traz 35 anos de experiência em maquinação aeroespacial. "Analisamos cada aplicação em detalhe, no local com o cliente, antes de iniciar o projeto da ferramenta", explica Dino Lirk, Diretor Técnico da Scheinecker.

Esta abordagem foi essencial quando um importante fabricante de aeronaves solicitou o desenvolvimento de uma broca superior à existente, após uma alteração de material. A nova composição consistia em múltiplas camadas de CFRP e alumínio, utilizadas em componentes das asas de aviões comerciais. Para maquinar estes materiais heterogéneos de forma fiável e assegurar uma vida útil prolongada da ferramenta, o substrato, a geometria, a microestrutura do gume de corte e o revestimento devem operar em perfeita sintonia. O projeto da Scheinecker focou-se no controlo do fluxo e quebra de aparas, na estabilidade da ferramenta, e na otimização do acabamento superficial, concentricidade e rigidez da broca.

Melhoria de Desempenho com BALDIA COMPOSITE DC

Reconhecendo o papel decisivo do revestimento no desempenho, a Scheinecker recorreu ao BALDIA COMPOSITE DC, um revestimento de diamante do seu parceiro de longa data, a Oerlikon Balzers. Concebido especificamente para a maquinação de compósitos, este revestimento nanocristalino CVD (Deposição Química de Vapor) oferece proteção contra o desgaste provocado pelos CFRP altamente abrasivos, a fadiga térmica, a adesão do alumínio e a formação de rebarbas.

O revestimento de diamante é aplicado com precisão micrométrica na ferramenta, com a sua espessura meticulosamente controlada dentro das tolerâncias exigidas. Isto permite tolerâncias extremamente rigorosas tanto no diâmetro da ferramenta como na qualidade do furo. Um pré-tratamento especializado preserva os gumes de corte afiados, garantindo uma elevada fiabilidade do processo e uma qualidade consistente nas furações.

A Scheinecker concebeu a broca SC para ser utilizada numa Unidade de Furação Avançada (ADU) semiautomatizada — uma inovação, dado que estes componentes eram anteriormente furados apenas manualmente. A geometria e a broca foram medidas e fabricadas com alta precisão, utilizando equipamentos de última geração, e os testes foram conduzidos tanto internamente como nas instalações do cliente.

130% Mais Vida Útil em Apenas Quatro Semanas

O teste inicial resultou em 600 furos; atualmente, a ferramenta excede os 1.000 furos. "Com 1.000 furos, já estamos 130% acima dos requisitos do cliente. Com uma otimização adicional da espessura do revestimento e da geometria, prevemos um aumento adicional de 30% na vida útil", afirma Lirk. Desde a inspeção inicial até à entrega final, todo o processo demorou apenas quatro semanas, o prazo padrão na Scheinecker. "A média do setor excede as dez semanas", acrescenta.

A colaboração estreita com a Oerlikon Balzers permitiu uma implementação rápida do projeto e uma extensão significativa da vida útil da ferramenta. "Em projetos como este, recolhemos de imediato todos os parâmetros relevantes e determinamos rapidamente o revestimento e a espessura ideais com base na nossa experiência. A Scheinecker fornece todos os dados necessários desde o início, o que nos permite revestir e entregar ferramentas de teste em muito pouco tempo", explica Dirk Schmidt, Gestor de Produto e Contas-Chave de Diamante na Oerlikon Balzers.

"É por isso que trabalhamos exclusivamente com a Oerlikon Balzers como nosso parceiro de revestimento", afirma Ulrike Scheinecker-Graul, Diretora-Geral da Scheinecker. Não há dúvidas de que esta colaboração foi um sucesso, classificando o custo por furo alcançado com a broca de alta eficiência como o melhor resultado que já observaram num projeto deste tipo.

Sobre a Scheinecker GmbH

Fundada em 1975, a Scheinecker é uma empresa familiar sediada em Steinhaus, perto de Wels, na Áustria. Especializa-se no desenvolvimento e produção de ferramentas de corte de metal duro integral, concebidas para aumentar a produtividade em diversos setores, incluindo a engenharia mecânica, o fabrico de moldes, a tecnologia médica e a moldagem por injeção de plásticos. Com mais de 35 anos de experiência, a empresa tem-se focado em soluções inovadoras para a maquinação de materiais desafiantes como carbono, GFRP/CFRP, alumínio e titânio, particularmente no setor aeroespacial. Adicionalmente, através do recondicionamento de ferramentas, da utilização de tecnologias avançadas e da implementação de sistemas de recuperação de calor, a Scheinecker (www.scheinecker.info) demonstra um compromisso ativo com a sustentabilidade e a proteção climática.

Sobre a Oerlikon Balzers

A Oerlikon Balzers é um dos principais fornecedores mundiais de tecnologias de superfícies que melhoram significativamente o desempenho e a durabilidade de componentes de precisão, bem como de ferramentas para as indústrias de processamento de metais e plásticos.

Os seus revestimentos extremamente finos e excecionalmente duros, comercializados sob as marcas BALINIT e BALIQ, reduzem o atrito e o desgaste. A linha BALDIA de revestimentos de diamante permite um desempenho superior mesmo na maquinação de materiais altamente exigentes. A marca BALITHERM oferece uma vasta gama de serviços de tratamento térmico, enquanto a BALTONE inclui revestimentos disponíveis numa paleta completa de cores elegantes, ideais para aplicações decorativas. A BALORA proporciona proteção eficaz contra oxidação e corrosão em ambientes de temperaturas extremamente elevadas. Os revestimentos BALIMED ThinFilm, resistentes ao desgaste, biocompatíveis, antimicrobianos e quimicamente inertes, foram desenvolvidos especialmente para aplicações médicas. Sob a marca tecnológica BALIFOR, a empresa introduziu tecnologias que oferecem soluções personalizadas para o mercado automóvel.

Globalmente, mais de 1.300 sistemas de revestimento estão em operação nas instalações da Oerlikon Balzers e dos seus clientes. A engenharia e a montagem dos sistemas Balzers são realizadas no Liechtenstein e em Bergisch Gladbach (Alemanha). A Oerlikon Balzers opera uma rede em constante expansão com mais de 110 centros de revestimento em 35 países da Europa, América e Ásia. A Oerlikon Balzers faz parte do Grupo Oerlikon, com sede na Suíça, juntamente com a Oerlikon Metco, Oerlikon AM, Oerlikon HRSflow, Oerlikon Riri e Oerlikon Fineparts.

Sobre a Oerlikon

A Oerlikon (SIX: OERL) é líder mundial em tecnologias de superfícies e materiais avançados. Com um portfólio único que abrange engenharia de superfícies, materiais de alto desempenho, equipamentos de revestimento e componentes, a empresa melhora os produtos ao aumentar o seu desempenho, eficiência e sustentabilidade. A Oerlikon serve uma vasta gama de indústrias, incluindo a aeroespacial, automóvel, defesa, energia, medicina, luxo e semicondutores.

Com sede em Pfäffikon, Suíça, a Oerlikon opera em 38 países, em conjunto com a sua subsidiária Barmag, contando com mais de 12.000 colaboradores em 199 locais, e alcançando vendas de 2,4 mil milhões de francos suíços em 2024.