Projetos inovadores de aplicações de laser na indústrias médica e automotiva no Brasil - Parte 3

3 – Lasers para a fabricação de dispositivos médicos



Stents coronários e periféricos nacionais feitos de tubos capilares de cobalto de cromo (CoCr), stents periféricos além de core valves ou válvulas cardíacas feitas de Nitinol, endopróteses expansíveis e filtros de veia cava todos cortados a laser estão tendo uma forte aceitação pela cardiologia e os stents feitos no Brasil começam a fazer seu debut nos mercados internacionais. 

Microcorte de tubos capilares de CoCr com laser Nd: YAG estão resultando em stents 1,6 e 1,8 mm de diâmetro de até 38 mm de comprimento, com hastes de até 60 mícrons de largura estão sendo empregados por estabelecimentos hospitalares de hemodinâmica em todo o Brasil. Stents periféricos de nitinol e endopróteses auto expansíveis também foram cortadas e preparadas para serem submetidas a ensaios clínicos. Para realizar cortes a lasers em tubos capilares com extrema precisão desenvolvemos um sistema inercial (sobre um desempeno de granito) mostrado na figura 3 composto por um laser Nd: YAG e um CNC de dois eixos (x e theta) que move o tubo capilar sob o laser.

Tratamentos térmicos e processos de eletro polimento também foram desenvolvidos para produzir um acabamento bio compatível e reduzir a espessura das hastes dos stents a dimensões especificadas com a finalidade de redução das restenoses (figura 4). Os stents de CoCr estão sendo produzidos e vendidos em 9 diferentes comprimentos que variam de 6 a 38 mm e em dois diâmetros distintos de 1,6 e 1,8 mm para balões de 2,5, 3,0 e 3,5 mm. Estas mesmas plataformas de stents já estão sendo utilizadas para produzir stents farmacológicos, a prótese mais atraente clinicamente uma vez que estes novos stents serão capazes de evitar a re estenose ainda mais eficientemente. Estes stents estão neste momento em fase de ensaios clínicos e sua introdução no mercado está prevista para ocorrer no final do presente ano.

Para saber mais sobre este assunto, entre em contato conosco através do e-mail spero@lasertools.com.br ou vendas@lasertools.com.br

Projetos inovadores de aplicações de laser na indústrias médica e automotiva no Brasil - Parte 2

2.2 – Entalhe a laser (laser scribing)

Na indústria eletrônica o entalhe a laser descrito é comumente usado como gerador de fratura por estresse em substratos cerâmicos. Na produção de circuitos elétricos, uma placa de cerâmica é revestida e impressa com mini circuitos individuais. Para separá-los usa-se um laser Nd: YAG que gera cerca de buracos de 50 mícrons de diâmetro e que são perfurados em todo o circuito. Estes furos são usados como pontos de fratura inicial. Na indústria automotiva emprega-se o mesmo processo de geração de fratura. Utilizam-se lasers de Nd: YAG com boa qualidade do feixe aproximando-o do modo básico, que é a mais apropriada, tanto do ponto de vista técnico como do econômico. Na fabricação de bielas o laser scribing é utilizado para produzir a fratura inicial para depois partí-la (clivá-la) permitindo uma montagem bastante simplificada. Na atualidade esta não é somente uma alternativa viável, mas tornou-se prática comum indústria automotiva.

Nós introduzimos o método de laser scribing criando ou sulcos que iniciam o stress para a separação (clivagem) de blocos de motor GM 4,5 lv8 feitos de liga de ferro vermicular. Este método de riscar com o laser os mancais do girabrequim de um bloco de motor substitui a ferramenta de brochar que é tradicionalmente utilizada. O mancal do girabrequim deve ser riscado com o laser em dois riscos diametralmente opostos a 180 g para localizar o ponto de

iniciação da trinca. O mancal (suporte dos rolamentos) é fraturado mecanicamente, utilizando-se um mandril de expansão. Para que este processo seja repetido em todos os mancais de suporte dos rolamentos do girabrequim desenvolvemos uma extensão do caminho óptico do laser (lança)

transferindo a cabeça de processamento permitindo que o laser penetrasse no bloco em toda sua extensão entalhando todos os mancais do bloco a 180 graus. Esta extensão da cabeça de processamento óptico (lança) foi projetada e construída para substituir a cabeça original para que o feixe laser pudesse ser inserido no eixo de manivela dos cilindros em toda sua extensão. A distância entre a superfície e o bocal de laser foi de cerca de 1 mm. Esta lança dirigiu o feixe laser perpendicular as cinco superfícies dos mancais de modo que o laser movia-se numa direção riscando os mancais dentro do eixo da manivela. Em seguida, vira-se a lança a 180 graus ao redor de seu eixo longitudinal retornando o laser para se repetir o processo nas mesmas cinco superfícies movendo o laser de volta. Na figura 2 são apresentados os resultados de circularidade e desvios de cilindricidade obtidos por este método em relação ao método tradicional de riscar os mandris. Esses resultados mostrados na figura comparam o processo de riscar em corpos de prova feitos com três tipos diferentes de lasers de estado sólido, como laser de fibra de itérbio, Nd: YAG pulsado e Nd: YAG chaveados (Q-switched).

Não perca nosso próximo post: "Lasers para a fabricação de dispositivos médicos".

Projetos inovadores de aplicações de laser na indústrias médica e automotiva no Brasil - Parte 1

Na última edição da Feira Corte e Conformação, que aconteceu de 18 à 21 de outubro no Expo Center Norte em São Paulo, a Lasertools apresentou a palestra "Projetos inovadores de aplicações de laser nas indústrias Médica e Automotiva no Brasil".

Confira neste e nos próximos posts, alguns dos resultados mais significativos obtidos com lasers de estado sólido na direção de agregar valor a produtos da indústria médica e automotiva.

Projetos inovadores de aplicações de laser na indústrias médica e automotiva no Brasil

Spero Penha Morato - LaserTools

1– Introdução

Apesar de aplicações médicas e automotivas serem um universo à parte, lasers são ferramentas que vieram para solucionar problemas ainda desconhecidos nestes setores como seria de se esperar. Aplicações do laser, que já são bem conhecidos nas economias avançadas por realizar inovações radicais, quando trazido às economias em desenvolvimento como o Brasil, podem produzir inovações incrementais significativas. Nas mãos de técnicos qualificados, aplicações industriais de lasers promovem saltos de qualidade e de agregação de valor nestes mercados trazendo novas soluções. No caso da nacionalização de produtos, lasers podem ajudar o setor industrial de países em desenvolvimento em sua inserção no círculo fechado de alta tecnologia das economias desenvolvidas. Esta apresentação trará alguns dos resultados mais

significativos obtidos com lasers de estado sólido na direção de agregar valor a produtos da indústria médica e automotiva.

2 – Lasers no setor automotivo

Você já avaliou a possibilidade de se desenvolver uma superfície metálica texturizada que é capaz de aprisionar lubrificantes e diminuir o desgaste causado pelo atrito? Lasers fazem isso. Ou na divisão ou clivagem de um bloco de motor V8 em duas partes após riscarmos a sua cambota com um laser? Ou fazendo a mesma coisa em uma biela facilitando a sua montagem?

Alguém poderia simplesmente comprar essas tecnologias como caixas pretas tipo turn key, mas para casos mais complexos, como o bloco do motor feito de ferro vermicular, o desenvolvimento pleno de uma estação local teve que ser feito onde o laser desempenha o papel mais importante.

2.1 – Texturizações de superfície a laser (Laser Surface Texturing/LST)

Motores de combustão interna estão sendo projetados para serem mais eficientes e compactos, a fim de proporcionar um menor consumo de combustível e baixo nível de ruído. Do ponto de vista tribológico, esses requisitos significam um maior nível de carga, velocidade e temperatura para a maioria dos componentes do motor. Há uma diminuição da espessura do filme de óleo entre essas superfícies componentes. A topografia e o perfil das superfícies se tornaram mais importantes para o desempenho do sistema.

LST é um método eficaz recente para melhorar o desempenho tribológico de

componentes lubrificados com óleo. Em tecnologia LST, um feixe de laser Q-switched foi usado para criar milhares de microdepressões dispostas sobre uma superfície por um processo de ablação do material. Essas ondulações podem gerar pressão hidrodinâmica entre superfícies paralelas lubrificados com óleo de deslizamento. Nós comparamos o desempenho do atrito em arruelas produzidas por dois métodos diferentes: convencional e laser de textura[1]. Para criar o padrão de texturas, foi utilizado um Q - Switched Nd: YAG. O feixe é amplificado através de um sistema 3X telescópio lente e foco no objeto, após terem sido levados por scanners espelho montado em um plano xy e focalizado por uma lente f teta. Foram utilizadas tiras da liga AlSn15Cu2 e que foram texturizadas na superfície por um laser com três KHz Frequência de chaveamento, 60 mm/s de velocidade de varredura e 17 Amperes de corrente da lâmpada.

Algumas características consideradas importantes foram avaliadas após as metalografia em amostras produzidas como a) rebaixos de diâmetro e profundidade, densidade de superfície; b) área de ondulações em relação à área total; c) distância entre ondulações no caso de uma

distribuição regular (figura 1).

 

A LST apresenta melhoras significativas nas propriedades da superfície. Para a liga AlSn15Cu2 texturizado com dimples de 50 mícrons de profundidade, 210 mícrons de afastamento entre eles e com um diâmetro médio de 115 mícrons resultando em uma cobertura de superfície de cerca de 24%, as propriedades de superfície apresentaram uma melhora significativa:

- Aumento da resistência de desgaste em 15% no ensaio do bloco-on-ring;

- Aumento da resistência de aprisionamento em 50% no teste pino-sobre-disco;

- Aumento da resistência de aprisionamento em 58% no teste de rampa.

Confira em nosso próximo post: "Entalhe a laser (Laser scribing)" comumente usado como gerador de fratura por estresse em substratos cerâmicos.