Metal Duro vs Fresa de Diamante para Aparação de CFRP

Liga exótica máquinas de mecanização respondeu por $2,8B em danos a ferramentas em todo o mundo em 2024 (Relatório IMTS). Embora métodos empíricos dominem as linhas de produção, um estudo da ASME de 2025 confirmou sua ineficiência: 43% das empresas aeroespaciais fabricantes relataram descartar de 12% a 18% das peças durante a calibração dos parâmetros. Este trabalho aborda duas lacunas:

• Falta de compensação térmica em tempo real nos geradores de G-code

• Excessiva dependência das rotações especificadas pelos fabricantes (com variação típica de ±20%)

Metodologia

1. Projeto do Modelo

O algoritmo combina:

• Previsão de Carga Térmica: equações modificadas de Komanduri-Hou

• Estimativa de Desgaste da Ferramenta: medição do desgaste de flanco por meio de sinais de emissão acústica (AE) (50–350 kHz)

2. Entradas de Dados

• Propriedades dos materiais: mapas de anisotropia 3D a partir de varreduras EBSD

• Dinâmica da máquina: elasticidade do fuso de esferas (≤0,003 mm/N) e desalinhamento do eixo principal (≤1 µm)

3. Protocolo de Validação

Testado na DMG MORI NTX 1000 (12K RPM) com dinamômetro Kistler 9257B

Resultados & Análise

1. Métricas de Desempenho

• Tempo de preparação: 4,7 horas 1,6 horas

• Vida útil da ferramenta: 38 peças 61 peças

• Acabamento superficial: Ra 1,8 µm Ra 0,6 µm

2.Impacto no Custo

• Economizou $2.400 por 100 peças em Inconel 718 de grau aeroespacial

• Reduziu o consumo de energia em 22% (confirmado por testes ISO 14955-1)

Discussão

1.Principais Vantagens

• Adaptação Dinâmica: Ajusta para desgaste da ferramenta (≥0,2mm de desgaste lateral ativa recálculos)

• Independência de Material: Manipula materiais com gradientes como GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2.Limitações

• Requer perfis de rigidez da máquina pré-carregados

• Ainda não otimizado para micromill (ferramentas <0,5mm)

Conclusão

O modelo elimina a adivinhação no usinagem de ligas por meio de:

• Geração de parâmetros baseada em física

• Integração de feedback em tempo real de AE

Trabalhos futuros irão se expandir para sistemas EDM e híbridos aditivos.