Tornando o menor melhor: os desafios da usinagem de componentes minúsculos

De acordo com a Fortune Business Insights, espera-se que mercado mundial de serviços de manufatura eletrônica (EMS) aumente de US$ 504,22 bilhões em 2022 para US$ 797,94 bilhões em 2029. Ao mesmo tempo, os componentes eletrônicos ficam cada vez menores. A necessidade de encolher os circuitos digitais é clara, pois eles podem processar mais em menos tempo e obter mais espaço de armazenamento no mesmo volume. Outros exemplos são a demanda dos consumidores por telas de maior resolução alcançada com pixels menores e mais numerosos.

A crescente necessidade de componentes eletrônicos menores apresenta desafios reais para os fabricantes, inclusive em processos como a microfuração que envolve a produção de furos de diâmetros inferiores a 3,00 mm (0,118 polegada). As técnicas de microfuração são usadas para fabricar peças que vão desde componentes aeroespaciais, válvulas hidráulicas, caixas de relógios e dispositivos médicos até instrumentos cirúrgicos, componentes eletrônicos, atuadores, sensores, sistemas de navegação e muito mais.

Mas quais são os desafios? Em particular, os fabricantes precisam cada vez mais usinar componentes pequenos e complexos de materiais difíceis de usinar como o Inconel, o aço inoxidável, a cerâmica e o titânio. Pode ser difícil usinar esses materiais de forma econômica, mantendo a máxima qualidade - de fato, acabamentos de superficiais perfeitos são tão importantes para componentes aeroespaciais quanto para conectores de fibra ótica.

Para competir nos crescentes mercados de EMS, os fabricantes devem manter os mais altos níveis de controle de qualidade, ao mesmo tempo em que diminuem problemas nos processos de produção que possam causar excesso de refugo ou tempo de inatividade. Como os fabricantes podem enfrentar esses desafios e se manterem competitivos ao mesmo tempo? A resposta está nas soluções de furação de alto desempenho.

Ferramentas mais duradouras

Os fabricantes descobriram que as microbrocas podem apresentar uma vida útil da ferramenta inadequada ao usinarem peças duras, como as feitas com materiais ISO M. Nesses casos, o projeto, a geometria e o tipo do revestimento da broca afetaram significativamente o desempenho e a durabilidade.

Em resposta a Sandvik Coromant lançou duas novas microbrocas: A CoroDrill 462 com geometria -XM e CoroDrill 862 com geometria -GM. As ferramentas são ideais para furação de precisão nos setores que lidam com peças pequenas, como o médico, o aeroespacial, o automotivo, engenharia em geral, eletrônica e relojoaria entre outros. Essa linha de microbrocas está disponível para auxiliar a usinagem de todos os materiais ISO, P, M, K, S, O e H. As novas geometrias oferecem uma grande diversidade de diâmetros e comprimentos de corte.

Em outras palavras, a qualidade da microbroca faz toda a diferença na qualidade do produto final usinado. Mas até que ponto? Para responder essa pergunta, a Sandvik Coromant realizou um teste.

Qualidade de produção

Os especialistas em ferramentas da Sandvik Coromant compararam o desempenho de uma microbroca de um grande concorrente com a CoroDrill 862 com geometria-GM.

Cada ferramenta foi usada em uma máquina DMG Mori Seiki Milltap 700, com o propósito de fazer furos cegos em uma peça de trabalho de aço inoxidável ISO M 316L. Foi usado o mesmo set-up de ferramentas nos dois casos, diâmetro de corte de 2,5 mm (Dc), velocidade (vc) de 40 m/min e taxa de avanço de 0,04 (fn) mm/z. 

O resultado foi que a ferramenta do concorrente produziu 630 furos antes de alcançar o fim da vida útil. No entanto, a CoroDrill 862 produziu 1.260 furos, um aumento de mais de 100% na vida útil da ferramenta em relação à broca da concorrência.

Os engenheiros da Sandvik Coromant recomendam que os clientes que procuram fazer microfuros em materiais notoriamente difíceis de usinar como titânio, alumínio, vidro e cerâmica, considerem o uso do revestimento de diamante policristalino (PCD) para prolongar a vida útil da ferramenta nessas aplicações exigentes. Também é crucial ter uma refrigeração de qualidade para escoar os cavacos de forma eficiente durante a usinagem de furos profundos com microferramentas. 

Essas características têm vantagens claras nas despesas operacionais gerais dos fabricantes (OPEX) e também podem ajudar os fabricantes a encontrar um equilíbrio entre qualidade e produtividade ao realizar microfuração de materiais duros como o ISO M. Fazendo isso, para parafrasear Steve Jobs, eles podem garantir que pequenas coisas sejam inesquecíveis por todas as razões corretas.