Placa de titânio de grau médico em formato grande: mantendo uma folha de 1 m × 2 m plana com espessura de 0,8–1,0 mm

Setor: Fabricação de dispositivos médicos
Tipo de objetivo: Tipo B (redução de custos)

Contexto do cliente

A espessura da chapa ficava variando. Em torno de 1,0 mm, depois mais próxima de 0,9 mm no meio, e as bordas apresentavam valores diferentes. A equipe estava fabricando componentes para dispositivos médicos que exigiam titânio (Ti) de grau 1 em um formato plano de grandes dimensões, com aproximadamente 1.000 × 2.000 mm, e com uma superfície limpa o suficiente para seguir diretamente para as etapas de fabricação posteriores.

Eles já haviam passado por algumas rodadas de testes de material. Um lote parecia bom no papel. Na mesa, apresentava um leve efeito de “oil-canning” e um acabamento que ficava marcado com impressões digitais com muita facilidade. Outro lote mantinha melhor a espessura, mas a condição da superfície era inconsistente ao longo da largura. O equipamento de inspeção ficou fora de serviço por parte de um dia, então algumas chapas foram verificadas manualmente. Um pouco incômodo. Mas também útil. As verificações manuais tornaram a variação mais óbvia do que apenas a leitura do medidor.

Desafio

A principal dor de cabeça foi laminar titânio Grau 1 até 0,8–1,0 mm em uma chapa inteira de 1 × 2 metros sem perder a planicidade ou a qualidade da superfície. Esse é um comprimento considerável para uma chapa fina. Pequenos desvios no processo se tornam visíveis rapidamente.

O cliente também exigia acabamento de superfície de grau médico. Sem incrustações pesadas. Sem marcas visíveis de laminação que pudessem se transformar em problemas de polimento posteriormente. A etapa de conformação a jusante era sensível a pequenas variações de espessura, e as ferramentas de conformação já haviam mostrado sinais de desgaste nas bordas. Também estávamos atentos à recuperação elástica. Não era dramática, mas suficiente para complicar o encaixe.

O prazo de entrega fazia parte das restrições. Eles podiam esperar pelo material certo, mas não para sempre. Alguns milímetros a mais de planicidade teriam sido bons, com certeza, embora o verdadeiro compromisso fosse entre um controle mais rigoroso da superfície e a rapidez da entrega. Mantivemos ambos em vista, e nenhum dos dois era fácil.

Por que escolheram a SAM

Stanford Advanced Materials (SAM) tinha a vantagem de fornecer chapas de titânio (Ti) em espessuras personalizadas e formatos grandes, sem forçar o projeto a um compromisso com tamanhos padrão. Isso era importante porque não se tratava de um simples pedido de corte no comprimento desejado. A chapa precisava ser laminada de acordo com as especificações, mantida limpa e embalada de forma que a superfície não ficasse amassada durante o transporte.

O cliente havia solicitado material semelhante a alguns fornecedores. Um conseguia atingir a largura, mas não o acabamento. Outro conseguia o acabamento, mas a tolerância de espessura era muito ampla para a etapa de conformação. A SAM conseguiu abordar os dois aspectos do problema em uma única cotação. Não foi um milagre. Apenas mais realista.

Eles também queriam alguma garantia quanto à continuidade do fornecimento. Esperava-se que o projeto fosse executado em vários lotes, e trocar de fornecedor no meio do processo teria gerado mais trabalho de inspeção do que eles gostariam de lidar.

Solução Oferecida

SAM forneceu placas de titânio (Ti) de grau médico no formato 1.000 × 2.000 mm, laminadas nas opções de espessura de 0,8 mm e 1,0 mm, com acabamento superficial adequado para o processamento de dispositivos médicos. O material foi especificado como titânio de grau 1, o que proporcionou a baixa dureza e a alta formabilidade de que o cliente precisava para a conformação em etapas posteriores.

O controle de espessura foi mantido com precisão suficiente para que a equipe de conformação não precisasse retrabalhar cada peça bruta antes do uso. Não estávamos buscando números de laboratório aqui. A meta prática era manter a chapa dentro de uma faixa estreita o suficiente para que o estiramento nas bordas e a flacidez no centro permanecessem previsíveis. Nesse caso, a chapa foi produzida com a variação de espessura controlada dentro da janela de tolerância acordada, o que reduziu a chance de um canto se comportar de maneira diferente durante a estampagem e o corte.

A condição da superfície recebeu mais atenção do que o habitual. A chapa foi entregue com acabamento de grau médico e embalagem protetora para limitar marcas de manuseio. Algumas bordas das amostras ainda apresentavam leves traços de contato após o desembalamento. Ligeiros. Mas a face principal permaneceu limpa, o que impediu que a inspeção pós-recebimento se transformasse em um trabalho de polimento.

Uma escolha de compromisso surgiu durante a revisão das especificações. Uma sequência de laminação um pouco mais agressiva poderia ter melhorado um pouco mais a planicidade, mas teria prolongado o prazo de entrega. O cliente aceitou um acabamento que já era adequado para seu processo, em vez de esperar por uma melhoria marginal que provavelmente não alteraria o resultado do dispositivo.

Resultados e impacto

O primeiro lote passou para a fabricação experimental sem o mesmo grau de classificação por espessura que a equipe vinha realizando anteriormente. O manuseio das chapas melhorou porque o material permaneceu mais plano após a desembalagem e durante o armazenamento temporário. A operação de conformação a jusante também se tornou mais repetível, especialmente perto dos cantos, onde o material anterior vinha causando problemas.

Ainda estamos observando o acabamento superficial do próximo lote. Algumas marcas leves apareceram nos pontos de manuseio, mas não afetaram o funcionamento. É assim que as coisas geralmente se comportam nesse tipo de trabalho. O material está próximo o suficiente para ser considerado utilizável, mas ainda vale a pena verificar quando a janela de processo é restrita.

Para o cliente, o ganho prático foi menos retrabalho e menos peças rejeitadas. Isso também simplificou um pouco as compras. Uma única fonte para chapas de titânio (Ti) de grande formato sob medida, em vez de ter que lidar com fornecedores diferentes para espessura, acabamento e embalagem.

Se você estiver comparando o controle de espessura, o comportamento na laminação ou a condição da superfície em chapas de titânio, vale a pena consultar as notas relacionadas à laminação de chapas de titânio e ao acabamento de grau médico antes de definir a próxima especificação.

Principais conclusões

Chapas de titânio (Ti) de grande formato parecem simples até que a espessura diminua. Com 1.000 × 2.000 mm e cerca de 0,8–1,0 mm de espessura, pequenos desvios no processo se manifestam rapidamente na planicidade, no comportamento de corte e na aparência da superfície.

O cliente não precisava de uma história perfeita. Ele precisava de um material que chegasse no formato certo, com o acabamento certo e sem se tornar um segundo projeto de fabricação. A SAM cuidou dessa parte, e o pedido seguiu adiante com menos surpresas do que nos testes anteriores.

Essa costuma ser a verdadeira métrica no fornecimento de materiais para dispositivos médicos: menos surpresas. Chapas em bruto de melhor qualidade. Menos tempo gasto lutando com a chapa.