Microusinagem Cria Retratos Miniatura da Rainha com Precisão Inigualável

Engenheiros da AMRC, Joe Thickett e Emma Parkin, exibem seus retratos micromecanizados da rainha. (Crédito da foto: Starrag.)

Quando dois engenheiros da Universidade de Sheffield (Inglaterra) quiseram demonstrar as capacidades de microusinagem do centro de usinagem fresa-torno Starrag Bumotec, escolheram um projeto único que impressionaria não apenas operadores de máquinas-ferramenta de precisão, mas qualquer pessoa que aprecie arte.

Os engenheiros Emma Parkin e Joe Thickett, do Advanced Manufacturing Research Center (AMRC) da universidade, usaram o centro de usinagem Bumotec para reproduzir uma série de minúsculos retratos da Rainha Elizabeth II, com até 1,4 mm de largura, em latão. O detalhe intrincado da cabeça da rainha só pode ser visto através de um microscópio potente.

"Escolhemos o retrato da rainha porque queríamos fazer algo semelhante a uma moeda, pois é algo com que as pessoas se identificam", diz Parkin. "As pessoas geralmente conhecem o tamanho de uma moeda, então poder reduzi-la mantendo o rosto da rainha nela significa que há um fator 'uau'."

A minúscula obra de arte foi criada para demonstrar o conhecimento da indústria do AMRC Machining Group em microusinagem para ajudar empresas do Reino Unido a ganhar negócios. "Queríamos mostrar aos nossos parceiros e à indústria o que é alcançável; que podemos trabalhar com uma precisão de 0,001 mm em peças de até 1,5 mm e manter o detalhe."

Quatro cabeças da rainha altamente detalhadas — com diâmetros de 11,2 mm, 7 mm, 2,8 mm e 1,4 mm — foram produzidas pelo Bumotec s191 em uma única peça circular de latão de 25 mm de diâmetro.

O centro de usinagem fresa-torno Bumotec s191H é uma das oito máquinas Starrag no AMRC. Foi usado pelos engenheiros para produzir quatro cabeças da rainha com diâmetros de 11,2 mm, 7 mm, 2,8 mm e 1,4 mm em uma única peça circular de latão de 25 mm de diâmetro.

Eles usaram fresas de topo micro Sandvik para obter a forma básica do design antes de trocar para pequenas fresas esféricas. A menor tinha apenas 0,2 mm de diâmetro para o contorno detalhado.

O centro de usinagem Bumotec com capacidade de barra de 65 mm, sistema de alimentação de barra e fluido de corte de alta pressão (3 hp) pode atingir soluções de usinagem altamente precisas (até ± 2,5 mícrons) em seus eixos X, Y e Z, variando de 410 mm, 200 mm e 400 mm, respectivamente, graças a acionamentos lineares e alta estabilidade térmica.

Para obter uma imagem do rosto da rainha, os engenheiros da AMRC escanearam uma moeda real usando um microscópio 3D normalmente reservado para detectar rugosidade superficial. Foi feita uma série de fotos que foram sobrepostas para criar uma imagem 3D.

O fuso principal da máquina é complementado por um contra-fuso que pode girar em planos horizontal e vertical, para processos de multitarefa. Opções de magazine de ferramentas estendem-se a até 90 bolsos em uma máquina que tem taxas de avanço rápido de 50 m/min e velocidade de fuso de 30.000 (ou 40.000) rpm, que também contribui para seus tempos de ciclo rápidos.

Complementar às capacidades da máquina, Parkin contou com a expertise dentro da AMRC para criar os retratos micromecanizados.

"Para obter uma imagem do rosto da rainha, escaneamos uma moeda real usando um microscópio 3D normalmente reservado para detectar rugosidade superficial. Foram feitas uma série de fotos que foram sobrepostas para criar uma imagem 3D. Então, essa imagem foi transformada em formato de arquivo STL, que foi então carregado no Siemens NX 12 CAD para a geração do programa de usinagem."

Ela acrescenta: "Começamos a cortar em profundidades de 4 mm para remover o material em bruto, depois fomos diminuindo o tamanho, e quando chegamos às operações de acabamento, estávamos fazendo 'passos' em mícrons."

Parkin espera que o projeto de réplica de moeda leve a mais projetos de P&D e comerciais de microusinagem para o AMRC, que faz parte do High Value Manufacturing Catapult. O Catapult fornece acesso a instalações e expertise de P&D que, de outra forma, estariam fora do alcance de muitas empresas no Reino Unido.

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