O pó alimenta os dispositivos inteligentes
Os componentes semicondutores para smartphones e outros dispositivos digitais são processados em fornos industriais com exigências extremamente precisas de estabilidade dimensional e pureza. Os materiais metalúrgicos em pó da Sandvik resistem a esses desafios e aumentam a produtividade e a sustentabilidade na indústria eletrônica.
Em nossa sociedade digitalizada, cada vez mais pessoas estão usando tecnologia cada vez mais sofisticada incorporada a um número crescente de dispositivos inteligentes para utilidade e entretenimento. A demanda por hardware está aumentando e, ao mesmo tempo, os requisitos de sustentabilidade e eficiência de recursos estão se tornando mais rigorosos.
Os processos são extremamente exigentes, com altas temperaturas de até 1.300 graus Celsius.
"Nossos materiais são usados, por exemplo, em sistemas de aquecimento para fornos industriais, onde os componentes semicondutores à base de silício são tratados com vários revestimentos antes de serem montados em PCBs, que acabam em smartphones e computadores", explica Dilip Chandrasekaran, chefe de pesquisa e desenvolvimento da Divisão Kanthal da Sandvik em Hallstahammar.
"Os processos são extremamente exigentes, com altas temperaturas de até 1.300 graus Celsius, o que significa que todos os componentes que passam pelos fornos devem resistir à atmosfera de gás agressiva sem mudar de forma ou liberar partículas. Caso contrário, um lote inteiro de produção de wafers de silício caros poderia ser destruído."
Semiconductor components are treated with various coatings in indus trial furnaces where temperatures can reach 1,300 degrees Celsius.
Aquecimento no núcleo
A Kanthal fornece um produto que forma o núcleo dessas aplicações de fornos, o próprio elemento de aquecimento, que compreende um fio metálico helicoidal incorporado em um módulo de fibra cerâmica. Quando a energia é conectada ao fio, ele se aquece, aquecendo o que for processado no forno.
"Para fabricar o fio, começamos com um pó metálico", diz Chandrasekaran. "O pó é então comprimido sob alta pressão e alta temperatura em um corpo sólido para processamento posterior, por meio de laminação a quente e estiramento, até sua forma final. O processo de metalurgia do pó cria propriedades exclusivas no fio, graças a uma microestrutura ideal que não pode ser obtida em fios laminados produzidos convencionalmente."
O processo de produção é baseado na avançada metalurgia do pó, que possibilita a estruturação do metal com bilhões de pequenas partículas, aumentando drasticamente sua resistência. Caso contrário, um problema comum nesse tipo de sistema de aquecimento é que os componentes estruturais se deformam em altas temperaturas com o passar do tempo.
Mantém a forma
Para que um material funcione adequadamente em temperaturas extremamente altas, ele deve demonstrar alta estabilidade dimensional e resistência à oxidação e à corrosão.
"A liga especial de ferro, cromo e alumínio na qual nossos produtos se baseiam oferece excelentes propriedades de oxidação em uma forma produzida convencionalmente", diz Chandrasekaran. "Com a metalurgia do pó, damos um passo além, oferecendo um material premium que também mantém sua forma extremamente bem em altas temperaturas. Isso significa uma menor necessidade de manutenção e maior produtividade para os clientes industriais que usam os fornos."
Juntamente com o setor de semicondutores, Chandrasekaran identifica um mercado grande e crescente entre os fabricantes de painéis solares que também usam silício como material de partida e precisam tratar termicamente seus componentes no mesmo tipo de aplicações exigentes de fornos.
Exemplo de aplicação: Fornos industriais
Os fornos industriais para a fabricação de wafers de silício usados, por exemplo, em eletrônicos e painéis solares é uma das aplicações em que a metalurgia do pó pode ser usada. A bobina de aquecimento em forma de espiral da Sandvik pode suportar calor extremo graças à microestrutura exclusiva do fio. Essa tecnologia é baseada em metalurgia do pó avançada que adiciona bilhões de nanopartículas ao metal, o que melhora drasticamente a resistência mecânica do fio.
O pó potencializa a manufatura aditiva
Estão surgindo ainda mais aplicações futuras para o pó metálico usado como material de base na manufatura aditiva. "Com o pó metálico e as impressoras 3D, é possível personalizar uma forma e uma função exclusivas, totalmente de acordo com os desejos do cliente e com o mínimo de desperdício de material", diz Dilip Chandrasekaran.
"Isso já está sendo usado comercialmente hoje em dia, por exemplo, na produção de pequenas séries de determinados componentes em aviões, mas a produção de grandes volumes ainda está longe. O que precisamos é reduzir os custos de produção e garantir que o produto final atenda aos mesmos requisitos de precisão, resistência, etc., que são aplicados atualmente."
A Sandvik está investindo pesadamente na área e desenvolveu uma experiência líder em toda a cadeia de valor da manufatura aditiva - do conceito à produção em série. A empresa tem uma posição de liderança na produção de pó metálico de partículas finas que é oferecido não apenas como aço inoxidável, mas também como uma variedade de ligas baseadas em metais como níquel, cobalto/cromo e titânio.