De acordo com a pesquisa de mercado da 3D Science Valley, as empresas de impressão 3D em cerâmica concentram-se na pesquisa e desenvolvimento de sistemas e materiais de impressão 3D em cerâmica para produção em larga escala, enquanto tecnologias de impressão 3D com menor custo e maior precisão estão entrando no mercado. A tendência mais recente no desenvolvimento da manufatura aditiva em cerâmica é a entrada no campo da fabricação de produtos de alto valor agregado, incluindo antenas 5G em cerâmica, colimadores em cerâmica, componentes nucleares, rolamentos em cerâmica...
Recentemente, a Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica divulgou oficialmente as normas para três grupos de rolamentos totalmente cerâmicos.
© Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica
A coluna de Gu, "História, Desenvolvimento e Futuro da Manufatura Aditiva de Cerâmicas", discute sete tipos de tecnologias de impressão 3D para a fabricação de componentes cerâmicos densos e estruturalmente avançados, a partir de uma perspectiva histórica. Muitos dos desafios da manufatura aditiva de cerâmica, que começou mais de uma década depois dos materiais metálicos e plásticos, podem ser atribuídos às dificuldades inerentes ao processamento de cerâmicas estruturais, incluindo altas temperaturas de processamento, propriedades mecânicas sensíveis a defeitos e propriedades de processamento deficientes. Para amadurecer o campo da manufatura aditiva de cerâmica, a pesquisa e o desenvolvimento futuros devem se concentrar na expansão da seleção de materiais, no aprimoramento da impressão 3D e do controle de pós-processamento, bem como em capacidades exclusivas, como o processamento multimaterial e híbrido. Vale da Ciência 3D
As "juntas" de equipamentos industriais
Os rolamentos são considerados a "junta" dos equipamentos industriais, e seu desempenho afeta diretamente a operação confiável de mais de um trilhão de equipamentos importantes na economia nacional e no campo da defesa nacional.
Rolamentos totalmente cerâmicos referem-se a produtos de alta tecnologia feitos de materiais cerâmicos, como anéis internos/externos e corpos rolantes. Rolamentos totalmente cerâmicos de alta precisão têm ampla demanda em máquinas-ferramenta CNC, na indústria nacional de defesa, aeroespacial, petroquímica, equipamentos médicos e outros campos de tecnologia de ponta, e seu nível de fabricação reflete a competitividade central da indústria manufatureira de alta tecnologia do país.
A localização da produção de rolamentos totalmente cerâmicos de ultraprecisão para equipamentos de alta tecnologia é de grande importância para melhorar o nível geral e a competitividade central da indústria nacional e do setor de fabricação de equipamentos, além de promover o desenvolvimento de equipamentos de alta tecnologia nacionais inteligentes e sustentáveis.
Aplicação de rolamentos totalmente cerâmicos em equipamentos de alta tecnologia
Os materiais cerâmicos de engenharia utilizados em mancais totalmente cerâmicos incluem principalmente nitreto de silício (Si3N4), zircônia (ZrO2), carboneto de silício (SiC), etc., que possuem excelentes propriedades físicas e químicas que os materiais metálicos tradicionais não apresentam. As principais vantagens dos mancais totalmente cerâmicos fabricados com esse tipo de material são as seguintes:
(1) A dureza do material cerâmico de engenharia é muito maior do que a do aço comum para rolamentos, e a vida útil de rolamentos totalmente cerâmicos do mesmo tipo pode ser aumentada em mais de 30% sob as mesmas condições de trabalho;
(2) O coeficiente de deformação térmica do material cerâmico de engenharia é apenas 1/4~1/5 do do aço de rolamento, e o rolamento totalmente cerâmico pode apresentar boa resistência ao choque térmico e desempenho de serviço estável sob condições de trabalho de temperatura extremamente alta, baixa e grande diferença de temperatura;
(3) A densidade do material cerâmico de engenharia, a inércia rotacional e a força centrífuga são pequenas, adequadas para velocidades ultra-altas e forte capacidade de carga, boa resistência ao desgaste, baixa taxa de falha;
(4) As cerâmicas de engenharia possuem resistência à corrosão, isolamento magnetoelétrico e outras características, e apresentam vantagens absolutas no desempenho de trabalho em condições corrosivas, de forte campo magnético e de corrosão elétrica.
Atualmente, a temperatura máxima de operação dos mancais totalmente cerâmicos ultrapassa os 1000 °C, o tempo de operação contínua pode chegar a mais de 50.000 horas e eles possuem características de autolubrificação, garantindo precisão e vida útil mesmo sem lubrificação. As características estruturais dos mancais totalmente cerâmicos compensam as deficiências dos mancais metálicos em aplicações de engenharia. Eles apresentam características como altíssima velocidade, resistência a altas e baixas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, isolamento magnetoelétrico e autolubrificação sem óleo. São adequados para ambientes extremamente severos e condições de trabalho especiais, e possuem amplas perspectivas de aplicação em campos tecnológicos de ponta.
Rolamento totalmente cerâmico padrão
Recentemente, o Comitê de Padronização da Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica aprovou oficialmente as três normas a seguir.
Mancal de deslizamento totalmente cerâmico Mancal de deslizamento centrular (T/CMES 04003-2022)
Rolamentos de rolos cilíndricos totalmente cerâmicos (T/CMES 04004-2022)
"Especificações geométricas e tolerâncias para produtos de rolamentos de esferas cilíndricos totalmente cerâmicos" (T/CMES04005-2022)
A série de normas é organizada pela Divisão de Engenharia de Produção da Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica e liderada pela Universidade de Shenyang Jianzhu (laboratório conjunto nacional e local de engenharia de "Equipamentos e Tecnologia de Processamento de Controle Numérico de Pedra de Alta Qualidade"). A série de normas será oficialmente implementada em abril de 2022.
Esta série de normas técnicas especifica os termos, definições, modelos específicos, dimensões, faixas de tolerância e padrões de folga relacionados a rolamentos de esferas totalmente cerâmicos. Inclui também a classificação, os requisitos técnicos de processamento, os requisitos técnicos de acoplamento e os requisitos técnicos de ranhuras de corte para rolamentos de rolos cilíndricos totalmente cerâmicos; e as características dimensionais e geométricas, o desvio limite de tamanho nominal e o valor de tolerância para rolamentos de esferas totalmente cerâmicos com furo cilíndrico, definindo a interface de trabalho do rolamento totalmente cerâmico (exceto chanfro). Com base nesta série de normas, busca-se padronizar ainda mais o processo de projeto, produção, montagem e teste de rolamentos totalmente cerâmicos, garantindo a qualidade geral do desempenho do rolamento cerâmico, evitando perdas desnecessárias durante o processamento, teste e uso, orientando o desenvolvimento saudável e ordenado da indústria nacional de rolamentos totalmente cerâmicos e promovendo a segurança, confiabilidade e economia no uso desses rolamentos. Isso tem um profundo impacto na melhoria da precisão dos produtos de rolamentos totalmente cerâmicos nacionais.
A Sociedade Chinesa de Engenharia Mecânica (CMES) é uma organização social nacional qualificada para realizar atividades de padronização em âmbito nacional e internacional. Um dos objetivos da CMES é desenvolver normas que atendam às necessidades das empresas e do mercado, além de promover a inovação e o desenvolvimento da indústria de máquinas. Organizações e indivíduos na China podem apresentar propostas para a formulação e revisão de normas da CMES e participar dos trabalhos relacionados.
O Comitê de Trabalho de Padronização do CMES é composto por 28 especialistas renomados de faculdades e universidades, instituições de pesquisa, empresas, instituições de teste e certificação nacionais, etc., e 40 grupos de trabalho profissionais são responsáveis pelo desenvolvimento de normas.
Data da publicação: 30 de março de 2022