O material certo para cada aplicação

Perícia

O material certo para cada aplicação

Antes de entrar na empresa há cinco anos, a experiência de Lee Rothleutner com a Timken se limitava à fazenda em Nebraska, onde ele cresceu. A caixa preta e laranja era uma visão comum na bancada que ele e o pai utilizavam para trocar os rolamentos do trator.

Após começar no departamento de P&D (Pesquisa e desenvolvimento) da Timken, a visão de Rothleutner mudou drasticamente. “Percebi exatamente a amplitude do trabalho que a Timken faz”, diz ele. “Sou um metalúrgico com PhD e não há nada mais empolgante do que ter acesso a laboratórios onde posso fazer quase qualquer processamento de tratamento térmico que eu quiser com metal.”

Hoje, como gerente de P&D de Materiais, ele leva essa mentalidade para sua equipe. “Pego este livro enorme da minha estante, o Manual da ASM, volume quatro”, diz ele. A ASM International é a comunidade global de engenharia com 108 anos, conhecida por reunir e disseminar conhecimento sobre materiais. O volume quatro é sobre Tratamento térmico.

“Eu digo a eles que quero que tenhamos uma posição sobre cada processo de tratamento térmico deste livro”, afirma ele: “O que funciona para nós, o que não funciona e o porquê. Se funcionar, quero o processo e os meios para poder implementá-lo.”

Os ingredientes de uma marca de ingredientes

Rothleutner foi inicialmente contratado para ajudar a impulsionar o desenvolvimento do processo de têmpera por indução da Timken para rolamentos do eixo principal de turbinas eólicas de furo ultragrande. Ele teve grande sucesso nessa função e foi promovido para líder do grupo de conversão de materiais antes de assumir o seu cargo atual.

Devido ao seu trabalho com energia eólica, Rothleutner passou muito tempo na Romênia trabalhando com a equipe do Centro de Excelência em Engenharia de Ploiesti. Hoje, ele e a equipe também desempenham um papel nos processos e tecnologias avançados de têmpera total desenvolvidos perto da unidade de Prahova. “Lá, usamos um processo chamado “austêmpera”, que produz aço bainítico”, diz ele.

A equipe também fez progressos com tecnologias de revestimento nos últimos anos, dobrando a capacidade em 2020. “Há uma grande demanda por isso agora e Vikram Bedekar, nosso líder de grupo da área, fez um trabalho incrível”, afirma Rothleutner.

A equipe de materiais também está encarregada de otimizar os processos de cementação, uma tecnologia que remonta a patente original de 1897 da Timken. “Conhecemos essa tecnologia extremamente bem, então sabemos onde ela se encaixa e onde outros processos são mais adequados”, diz Rothleutner.



Ingrediente certo, aplicação certa

As soluções de alta tecnologia da Timken envolvem, no nível mais básico, identificar os ingredientes certos e a receita certa para cada aplicação. “Os clientes nos procuram com um conjunto específico de propriedades que desejam obter”, diz Rothleutner. “Combinamos a química e a estrutura.”

Desenvolver uma solução é um esforço em equipe, com engenheiros de aplicação assumindo a liderança. P&D é envolvida quando a solução requer química e estrutura que vão além dos processos padrão da Timken, mas a escolha dos materiais geralmente depende das condições da aplicação. Aplicações que lidam com cargas de choque pesadas e contaminantes, como linhas de lingotamento contínuo em laminadores de aço exigem aço cementado — o mais resistente possível. Para aquelas com boa lubrificação em ambientes menos extremos, o aço bainítico pode ter um desempenho igualmente bom.

Hoje, por exemplo, um fabricante de equipamentos de mineração e construção está convertendo os rolamentos de diferencial da Timken em carregadeiras de rodas de aço cementado para aço temperado. As transmissões de implementos agrícolas também têm cada vez mais rolamentos de têmpera total.

“Estamos aproveitando o nosso século de experiência com cementação para entender as limitações de diferentes processos”, explica Rothleutner. “Temos os testes, temos os dados, portanto, sabemos exatamente onde outros processos podem ter desempenho igualmente alto com menos recursos.”

No caso dos rolamentos do eixo principal de turbinas eólicas, os ciclos de cementação teriam adicionado 100 horas ou mais ao processo de fabricação, enquanto a têmpera por indução contínua faz a mesma coisa em cerca de duas horas. “Estamos falando de uma redução de 50% no tempo de produção de um rolamento, por isso os clientes cada vez mais querem isso em suas especificações”, afirma ele.


Tenho muito orgulho do meu trabalho no setor de energia renovável e sei que isso tem sido um grande motivador para muitas pessoas que contratei. Amigos de algumas das empresas de energia renovável mais conhecidas do mundo ficam surpresos com o trabalho que fazemos aqui com turbinas eólicas e rolamentos gigantes. Eles conhecem os desafios existentes.Lee Rothleutner
Gerente de materiais de P&D

Modelagem avançada, soluções mais rápidas

A equipe também está avaliando capacidades de fabricação aditiva de metal 3D usando impressoras 3D para criar protótipos, peças de demonstração e componentes de ferramentas personalizados. “3D é um tema importante no setor e estamos avaliando onde exatamente isso se encaixa para nós”, diz Rothleutner.

Por enquanto, o maior retorno do investimento vem do esforço da equipe em avançar na modelagem de processos e elementos finitos. “A coleta de dados sobre nossos processos de tratamento térmico nos ajuda a ser mais preditivos — modelar uma solução antes de fazer um protótipo rígido e prever como o produto se comportará no futuro”, diz ele.

A modelagem avançada também ajuda a equipe a interagir mais diretamente com os clientes, para que possam entender as nuances da aplicação com mais clareza e chegar às soluções mais rapidamente.



Uma comunidade metalúrgica

A pesquisa de materiais é complexa, mas também é muito gratificante para um grupo de pessoas que gostam dos resultados ao combinar química, estrutura e propriedades — tudo em um laboratório onde grandes avanços metalúrgicos podem ocorrer a qualquer dia.

“No momento, estamos trabalhando na otimização de novos processos de cementação e nitretação a plasma e outros projetos divertidos para diferentes segmentos de negócios”, afirma Rothleutner. “Estamos trabalhando em caixas de transmissão de turbinas eólicas, algumas ligas aeroespaciais e soluções fora de estrada para condições extremas.”

Os fluxos de trabalho em constante evolução e a sensação de participar de projetos que aumentam a eficiência e o progresso mantêm as pessoas engajadas e com vontade de vir trabalhar todos os dias.







A equipe de P&D da Timken trabalhou diretamente com os clientes para desenvolver os revestimentos ES302 resistentes a desgaste. Leia como os resultados aumentam drasticamente a vida útil para aplicações de energia eólica, agricultura, aeroespaciais entre outras.