Uma equipe de pesquisadores da Kaunas University of Technology (KTU), A Lituânia desenvolveu uma nova abordagem para a retificação de precisão de materiais duros e quebradiços, alcançando uma eficiência incomparável neste processo. Experimentando com carboneto de tungstênio, eles criaram uma tecnologia inovadora para moldar o material extremamente forte e facilmente quebrável em uma forma desejável.

A demanda da indústria de alta tecnologia por componentes ópticos de alto desempenho - de lentes de vidro para produtos de consumo, como câmeras digitais, a produtos de ponta, como sistemas médicos - está aumentando exponencialmente. Na moldagem de precisão de vidro, que permite a produção de componentes ópticos de vidro sem lixamento e polimento, materiais de molde duros e resistentes a altas temperaturas, como carboneto de tungstênio, estão sendo usados.

"A usinagem de carboneto de tungstênio para fazer os detalhes cilíndricos usados ​​na moldagem de elementos ópticos é um desafio. Primeiro, é um material muito duro, então, qualquer ferramenta em contato com ela está sendo gasta quase que instantaneamente, segundo, se a ferramenta for inserida muito profundamente na superfície do carboneto de tungstênio, o último quebra. A fim de ser capaz de usinar o material duro e quebradiço, precisa atingir o estado de deformação plástica, quando pode ser moldado e formado sem quebrar, "explica Gytautas Balevičius, pesquisador do KTU Institute of Mechatronics.

Uma das formas de se conseguir a deformação plástica da peça é a excitação ultrassônica da ferramenta. Em outras palavras, a ferramenta começa a vibrar e a vibração é transferida para a peça de trabalho. Quanto maior a frequência de excitação, maiores serão as chances de atingir o estado de deformação plástica do material a ser retificado. Em um ambiente de laboratório, é possível atingir a frequência de excitação necessária para a deformação plástica usando nano-scratching, mas até agora foi impossível atingir essas frequências em condições industriais.

Embora na usinagem de materiais duros, como carboneto de tungstênio, ferramentas diamantadas estão sendo usadas, seu desgaste no processo é significativo. Como a profundidade da inserção da ferramenta na superfície pode ser mínima, o processo de moagem é longo e ineficiente.

"Propusemos uma nova abordagem para a retificação assistida por ultrassom. Focando na excitação da peça de trabalho ao invés da ferramenta, alcançamos a frequência de 80-100 kHz, que atualmente é muito difícil de alcançar na indústria mundial, "diz Balevičius, um Ph.D. estudante da Faculdade de Engenharia Mecânica e Design KTU, um dos autores da invenção.

A alta frequência de excitação permite alcançar o estado de deformação plástica da peça de carboneto de tungstênio, o que significa que a ferramenta pode ser inserida mais profundamente na superfície. Isso torna o processo de moagem mais eficiente.

"Ótica de alto desempenho é necessária para a ampla gama de produtos, de cada smartphone às complicadas ferramentas usadas em medicina ou astrofísica. Ao otimizar o processo de produção de ótica de precisão, estamos dando uma contribuição significativa para a indústria de alta tecnologia, colocando a Lituânia no mapa das indústrias de precisão, "diz o professor Vytautas Ostaševičius, Diretor do Instituto KTU de Mecatrônica, líder do grupo de pesquisa por trás da invenção.

Três tecnologias inovadoras foram criadas por cientistas da KTU no processo desta pesquisa. Um pedido de patente para o equipamento inovador que integra essas tecnologias foi submetido ao Departamento de Patentes do Estado da Lituânia.

A comercialização das tecnologias e produtos criados pelos grupos de pesquisa KTU está sendo facilitada pelo Centro Nacional de Inovação e Empreendedorismo KTU, balcão único para empresas e indústrias dispostas a cooperar com a ciência.