Status da engenharia de superfícies por plasma

14/10/2010

PSE2010 abordou temas quentes da engenharia de superfícies por plasma: DLC para eficiência de motores e tecnologia HIPIMS.

Na segunda semana de setembro deste ano participei da XII International Conference on Plasma Surface Engineering na Alemanha.

Esta tradicional conferência sobre engenharia de superfícies por plasma apresentou dados importantes, como um aumento de 80 % no número de participantes, com uns 1.400 participantes no total. Esse dado mostra, no mínimo, o incremento do interesse mundial na área – e que a Kongresshaus de Garmisch-Partenkirchen (sede do evento) está ficando pequena.

A plenária trouxe um tema de relevância mundial: os revestimentos de ultra-baixo atrito (DLC, neste caso) para aumento da eficiência de motores de combustão interna e redução de emissões de efeito estufa. Ministrada por um profissional da BMW, a palestra mostrou que a empresa já está aplicando esses revestimentos nas suas novas linhas de carros.

Entre os destaques da conferência, pode ser dito que a tecnologia HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) está em alta, para não dizer na moda, e que as aplicações do plasma em materiais para sistemas biológicos representam uma das áreas mais quentes do momento em qualidade e quantidade de trabalhos apresentados.

Como sempre acontece nesta conferência, a presença do setor industrial europeu da área foi maciça e potente. Porém, chamou a minha atenção uma empresa indiana que fabrica equipamentos de revestimentos duros por plasma, inclusive com eletrônica e magnetrons próprios, o que indica um alto nível de nacionalização da tecnologia na área. (Aqui no Brasil ainda não existem empresas que tenham feito magnetrons de porte industrial).

O próximo encontro  será de 10 a 14 de setembro de 2012 na clássica estação de esqui alemã.

Um abraço,

Carlos A. Figueroa

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Ganha-ganha no trabalho universidade-empresa

30/09/2010

Análise científica de falha de uma peça da indústria gerou papers, além de respostas para a empresa.

Falhas prematuras em peças e componentes industriais provocam perdas econômicas e atrasos no processo produtivo. Em conseqüência, do ponto de vista da empresa, vale a pena realizar estudos detalhados visando a compreensão da(s) causa(s) do problema. Do ponto de vista do pesquisador, o problema real pode colocar interessantes desafios tecnológicos para resolver dentro de um tempo limitado.

Dessa maneira, o fato de uma peça ter uma vida útil significativamente menor à prevista pode ser um ponto de partida para um trabalho colaborativo universidade-empresa do tipo ganha-ganha: a empresa obtém uma resposta que pode ajudá-la a resolver o problema e o pesquisador desenvolve conhecimento e aumenta sua produção científica. Tal foi o caso de um estudo que recentemente realizamos no Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, mais precisamente, na seção UCS (Caxias do Sul – RS), localizada num pólo nacional de fabricantes de moldes e matrizes.

A empresa, que já tinha procurado a ajuda da universidade sem sucesso, nos apresentou seu problema: o molde tinha durado apenas 15% do previsto. Levantamos junto à empresa as condições de fabricação e operação da peça, fizemos uma inspeção detalhada do molde e partimos para as observações iniciais no microscópio óptico.

Em seguida, dois doutores fomos ao microscópio eletrônico de varredura, que tem capacidade de análise de composição química por EDX, onde passamos quatro dias analisando detalhada e rigorosamente as imagens. A conclusão foi que a primeira hipótese, apontada pelas observações iniciais, não era a verdadeira causa da falha.  Dito numa linguagem do universo das indústrias, o estudo apontou que a causa principal da falha era o uso de uma pedra enxofrada nos processos de pós- eletroerosão e polimento do molde.

Os resultados do estudo foram informados à empresa e, com consentimento dela, foram apresentados num encontro nacional da cadeia de ferramentas, moldes e matrizes  (o Moldes 2010, da ABM) e publicados num periódico internacional de qualis A1 na área de Materiais.

Uma breve e produtiva experiência de interação com empresas.

Referências do artigo:

S. Corujeira Gallo, Carlos A. Figueroa and Israel J.R. Baumvol. Premature thermal fatigue failure of aluminium injection dies with duplex surface treatment.  Materials Science and Engineering: A. Article in Press, Accepted Manuscript. doi:10.1016/j.msea.2010.08.048


Plasma: física, engenharia e spin-offs

03/09/2010

Tratamentos de superfícies a plasma: competência do Instituto.

No passado mês de agosto participei do III Encuentro de Jóvenes Investigadores de Materiales, realizado em Concepción del Uruguay (Entre Rios – Argentina).

Além de fazer uma apresentação técnica sobre engenharia de superfícies por plasma, participei de uma mesa redonda sobre transferência tecnológica, onde comentei a minha experiência com spin-offs acadêmicas, entendidas aqui como empresas criadas a partir da vontade de pesquisadores ou estudantes de transformar em produtos e serviços pessoalmente as pesquisas e o conhecimento desenvolvido na universidade.

A criação de empresas de base tecnológica é, de fato, um dos mecanismos possíveis de transferência – uma alternativa a transferir a tecnologia para empresas já existentes.

Universidades com excelência acadêmica como a de Stanford e o MIT estão entre as principais geradoras de spin-offs acadêmicas, como ilustram os exemplos do professor Langer e de Page e Brin que coloquei nos meus slides (como são poucos, insiro aqui a apresentação):

No âmbito do nosso Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, participo junto a alguns estudantes de uma spin-off de engenharia de superfícies por plasma, a Plasmar Tecnologia. O primeiro serviço que oferecemos foi a nitretação a plasma, tema que estudei no meu doutorado na Unicamp. Além de quatro estudantes da UCS, a Plasmar atraiu um doutor formado pela Universidade de Birmingham (berço da engenharia de superfícies) que veio morar aqui em Caxias do Sul e lidera as atividades de P&D da empresa.

Após a apresentação no painel em Concepción del Uruguay, percebi o interesse e vontade de muitos estudantes da área de Materiais de se aproximar de pesquisas mais aplicadas e, mais do que isso, de montar um empreendimento de base tecnológica. É muito importante que as instituições e professores não apaguem a chama desses estudantes, criando as devidas condições de trabalho que favoreçam a criação de empreendimentos de base tecnológica.

Ainda no evento dos jovens pesquisadores, fiquei sabendo do sítio web do Instituto de Física del Plasma, centro de pesquisa em plasma ligado ao CONICET (o principal órgão governamental de promoção da ciência e tecnologia na Argentina) e à UBA (a Universidade de Buenos Aires). O site tem bastante informação de qualidade sobre física do plasma, como as informações sobre descarga de gases e eletrodinâmica de fluidos parcialmente ionizados.

Até a próxima e bom feriadão!

Carlos A. Figueroa


Artigos técnicos escritos em colaboração

05/08/2010
imagem por David Wall

Publicar artigos já é um trabalho árduo; com autores de diversas instituições, então, a dificuldade aumenta!

Escrever para publicar é, por si, uma atividade que gera contradições no meio acadêmico (ver a série de posts sobre publicar ou perecer). Publicar um trabalho técnico com autores de diversas instituições é, então, um exercício digno dos mais fortes. Me explico: oito autores de cinco instituições publicamos o artigo Wear mechanisms and microstructure of pulsed plasma nitrided AISI H13 tool steel cuja epopéia descrevo abaixo.

O tema foi trazido para o Laboratório de Fenômenos de Superfície em 2006 pelo então pós-doc do Instituto de Física da Unicamp, o químico Carlos Figueroa, hoje na UCS e um dos coordenadores do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies. Discutimos a importância dos ensaios de desgaste para a caracterização dos tratamentos de superfície desenvolvidos pelo Carlos.
Para realizar os ensaios contávamos com o então doutorando engenheiro Mario Vitor Leite, hoje doutor e e engenheiro de aplicação da Villares Rolls.
Como todos sabemos, as propriedades tribológicas são propriedades sistêmicas. Isto também quer dizer que fazer bons ensaios de desgaste toma um tempo enorme de preparação (setup) e um tempo enorme para entender o que é exatamente que estamos medindo. Alie-se a isto o fato de que evidentemente o planejamento experimental não previa as dificuldades dos ensaios tribológicos e nos deparamos com… a falta de amostras, pois todas as que possuíamos tínhamos sido usadas no “setup”!
Como  o doutorando tinha, evidentemente, o seu próprio tema de doutorado, nestas andanças já havia se passado um ano ou mais. Novas amostras foram fabricadas e… os ensaios foram interrompidos porque o doutorando passou seis meses num estágio em Portugal! Estávamos então quase em 2008 quando por fim os ensaios deslancharam. “Deslancharam” é modo de dizer, pois, como os resultados eram novos (o suficiente para garantir uma publicação em uma revista de destaque), não sabíamos o que estavamos observando. E lá se foi 2008.
O fim do período experimental foi ditado pelo fim das amostras, como costuma acontecer. Isto posto, cumpria escrever o trabalho e esta é uma tarefa para pessoas vocacionadas ou para a liderança da equipe. Neste momento foi importante o papel do professor Israel Baumvol, que disse: faça-se! Assim foi feito e o paper foi iniciado!
Chegamos em 2009  “já” com um primeiro esboço composto pelo Carlos. Então faltava “apenas”  entender a parte de tribologia. Para isto foi fundamental eu ter passado duas semanas (maravilhosas) na UCS no âmbito das atividades  do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies (que nesse “meio-tempo” havia sido criado). Pudemos discutir os resultados, apresentá-los, tornar a discuti-los com os estudantes de pós-graduação e providenciar uma primeira versão desta parte do texto.
Aí, então, “ficou fácil”. Bastou distribuir o texto entre os co-autores (da época) e contar com as sugestões. Nesse momento descobrimos que somos, de fato, muito ocupados [um outro jeito de dizer isto é dizer que ganhamos mal, mas esta é outra história], especialmente os tribologistas (eu!). Neste momento  cabia a alguém tomar medidas extremas. Este papel coube então ao Carlos que decidiu enviar a versão que tínhamos para a revista WEAR.
Aí sim é que “ficou fácil” e recebemos uma sonora negativa à publicação do artigo. O que fazer, então. Desistir e procurar outra revista (minha opinião) ou revisar, esclarecer e insistir (todos os outros!). Insistimos e, para isso, precisamos da ajuda de novos co-autores que pudessem investir tempo nas respostas aos questionamentos dos revisores e no aprimoramento do texto que, de fato, estava muito “macarrônico”. Com isto 2009 também se foi.
Mas valeu a pena. Após mais uma breve tramitação chegamos em 2010 com o aceite do trabalho e sua publicação, como citado no início deste texto.
É isto, tudo muito simples, muito rápido e muito eficiente.
Brincadeiras à parte, temos que comemorar quatro conquistas. A publicação do artigo, o reforço dos vínculos entre os co-autores e suas instituições, a incorporação de novos colegas à equipe. O quarto ponto a comemorar é que, no meio de tudo isto, a empresa Plasma-LIITS produziu um belo lote de amostras que nos permitirá investigar a abrangência da contribuição tribológica que fizemos no artigo que motivou este post.
Basta “apenas” encontrar um aluno, que ele passe no exame de ingresso do programa, que…., que….!
Parabéns a todos e parabéns ao Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies por propiciar esta experiência épica.
Amilton Sinatora

Oportunidades: apoio do CNPq à tecnologia e inovação

23/07/2010
Microscópio eletrônico de varredura

Empresas e pesquisadores podem aproveitar as oportunidades de financiamento de recursos humanos para inovação oferecidas pelo CNPq.

O CNPq anunciou em julho duas oportunidades para empresas e pesquisadores que fazem ou querem fazer desenvolvimento tecnológico e inovação.

Uma delas é a terceira rodada de 2010 das bolsas RHAE Pesquisador na Empresa, que já foram objeto de post neste blog. Essas bolsas financiam o pagamento de doutores e mestres para trabalhar em atividades de pesquisa tecnológica e inovação em empresas de micro, pequeno e médio porte (receita bruta anual igual ou inferior a R$ 60 milhões) e sede e administração no Brasil. Os valores das bolsas variam, de acordo com o título e experiência do pesquisador e a região do país, entre R$2.200 e R$4.500.
Para concorrer às bolsas, as empresas devem enviar propostas de projetos de desenvolvimento tecnológico de produtos ou processos que visem ao aumento da sua competitividade, a ser realizados em até 30 meses. A data limite para submissão de propostas é o dia 27 de agosto. Mais informações no edital.
A proposta deve mencionar a quantidade e o perfil dos pesquisadores necessários para a realização do projeto. Se aprovada a proposta, a empresa deverá fazer as indicações dos bolsistas. Cada projeto poderá receber um máximo de R$300 mil em bolsas. A empresa deverá aportar uma contrapartida mínima de 20% do valor do projeto, em recursos financeiros ou não financeiros, tais como salários, passagens, seguros, equipamentos e material bibliográfico.
Parcerias com universidades, outras empresas e demais organizações que agreguem recursos (financeiros ou não) para a execução do projeto são esperadas e levadas em conta na avaliação da proposta.
Do ponto de vista da empresa, as bolsas RHAE ajudam a diminuir os custos do desenvolvimento (os recursos de custeio e capital deverão ser desembolsados pela companhia e podem ser lançados como contrapartida segundo indicado no edital). Do ponto de vista do pesquisador, é uma porta de entrada ao mundo empresarial e uma excelente oportunidade de levar ao mercado anos de trabalho laboratorial. É importante destacar que não só existe a possibilidade de a empresa ter a iniciativa de inovar e procurar o candidato, mas também a de o pesquisador levar um projeto até a empresa e convencê-la da sua viabilidade e importância.
No regulamento consta a lista de setores industriais que devem ser contemplados nos projetos (automotivo, têxtil, biodiesel, aeronáutico, petróleo, mineração, etc.) – muitos deles relacionados à engenharia de superfícies.
A segunda oportunidade anunciada pelo CNPq se refere às bolsas de produtividade em desenvolvimento tecnológico e extensão inovadora (bolsas DT), cuja finalidade é distinguir o pesquisador doutor (titulado há pelo menos três anos) que possua uma produção destacada em desenvolvimento tecnológico e inovação. Os valores mensais variam de R$1.100 a R$1.500, com adicionais de bancada de R$1.000 a R$1.300. Os pesquisadores interessados em se inscrever podem fazê-lo por meio da Plataforma Carlos Chagas do CNPq até o dia 18 de agosto.

Para fanáticos da austenita expandida ou fase-S

16/03/2010

Neste mês de março de 2010 apareceu publicado na International Materials Reviews um artigo para os fanáticos da “austenita expandida” ou “fase-S”. Fase que se forma após nitretação ou carbonetação de aços inox auteníticos, ligas Cr-Ni (biomaterial para implantes em seres vivos) e ligas Cr-Ni (material resistente à corrosão a elevadas temperaturas e de uso comum na indústria nuclear), ela confere maior dureza e resistência ao desgaste à superfície do material modificado.

Neste artigo, Prof. Dong realiza uma detalhada revisão da bibliografia comentando a história desta fase que leva quase 550 contribuições em revistas indexadas internacionais. O levantamento científico em termos da caracterização da fase, das técnicas de tratamento e as tendências futuras merece uma lida cuidadosa.

Boa leitura !

Artigo

Dong, H. S-phase surface engineering of Fe-Cr, Co-Cr and Ni-Cr alloys.  International Materials Reviews, Volume 55, Number 2, March 2010 , pp. 65-98(34)