BRASIL COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR CNPq ANÁLISE DE COMPETITIVIDADE DO SEGMENTO DE METALURGIA DO PÓ NO BRASIL

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1 BRASIL COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR CNPq ANÁLISE DE COMPETITIVIDADE DO SEGMENTO DE METALURGIA DO PÓ NO BRASIL Relatório de Atividade de Pesquisa: Primeira Versão Luiz Augusto F. F. Maluf Professor Substituto do Departamento de Cíências Econômicas da UFSC Bolsista de Desenvolvimento Tecnológico Industrial do CNPq Junho de 2006

2 2 ANÁLISE DE COMPETITIVIDADE DO SEGMENTO DE METALURGIA DO PÓ NO BRASIL Créditos Trabalho realizado no âmbito do Departamento de Ciências Econômicas da Universidade Federal de Santa Catarina entre os meses de dezembro de 2005 e junho de 2006, como relatório parcial de atividades de pesquisa. O presente estudo é financiado com recursos de CNPq, através da concessão de bolsa de Desenvolvimento Tecnológico Industrial, vinculadas ao projeto Rede Cooperativa para Desenvolvimento de Materiais Avançados em Metalurgia do Pó, coordenado pelo Professor Francisco Ambrózio (IPEN-USP). O presente estudo também conta com o apoio do Departamento de Ciências Econômicas da Universidade Federal de Santa Catarina, que tem disponibilizado durante o período das atividades, os meios indispensáveis à sua realização. Luiz Augusto F. F. Maluf

3 3 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... 4 LISTA DE QUADROS... 5 LISTA DE TABELAS INTRODUÇÃO DESCRIÇÃO DOS PROCESSOS DE METALURGIA DO PÓ PROCESSOS SUBSTITUTOS METALURGIA DO PÓ E MOLDAGEM DE PÓS POR INJEÇÃO A metalurgia do pó tradicional Moldagem de Pós por Injeção (PIM) Moldagem de Pós Metálicos por Injeção (MIM) Metalurgia do pó de alta densidade Metalurgia do pó de alto desempenho FUNDIÇÃO Fundição permanente Fundição centrífuga Fundição em moldagem cerâmica Fundição a jato Fundição investment FORJARIA USINAGEM ESTAMPARIA CONSIDERAÇÕES ADICIONAIS SOBRE OS ASPECTOS TÉCNICOS DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS BREVE PANORAMA INTERNACIONAL DOS MERCADOS DE M/P E DE PIM PANORAMA DO MERCADO BRASILEIRO DAS ATIVIDADES ECONÔMICAS DE METALURGIA DO PÓ E SUBSTITUTAS DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DAS ATIVIDADES ECONÔMICAS DE METALURGIA DO PÓ E SUBSTITUTAS DISTRIBUIÇÃO DO FATURAMENTO NO MERCADO DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ASPECTOS DE COMPETITIVIDADE DO SEGMENTO DE METALURGIA DO PÓ ESTRUTURA DOS CUSTOS E DESPESAS VALOR ADICIONADO Conceito e metodologia para o valor adicionado Estimativa do valor adicionado para as classes de atividade econômica ÍNDICES DE EFICIÊNCIA Considerações iniciais sobre o cálculo dos índices de eficiência Análise de Atividade Análise de Endividamento Análise de Lucratividade CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE A: ESTIMAÇÃO DO LAJIR E DO LLAIR... 61

4 4 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Custos unitários de produção para diferentes tecnologias de tratamento de metais e diferentes níveis de complexidade geométrica...13 Figura 2: Escolha ótima da tecnologia empregada para dados níveis de produção e de complexidade geométrica das peças...14 Figura 3: Participação relativa do número de estabelecimentos empresariais por classe de atividade econômica em relação ao total...30 Figura 4: Participação relativa do emprego formal direto por classe de atividade econômica em relação ao total...30 Figura 5: Faturamento do agregado de empresas com 30 ou mais empregados pertencentes aos grupos econômicos de fundição e de forjaria, estamparia, metalurgia do pó e usinagem...32 Figura 6: Faturamento do agregado de empresas com 30 ou mais empregados pertencentes às atividades de fundição ferrosos e forjados ferrosos...33 Figura 7: Faturamento do agregado de empresas pertencentes às atividades de fundição de não-ferrosos e forjados não ferrosos...34 Figura 8: Faturamento do agregado de empresas com 30 ou mais empregados pertencentes à atividade de metalurgia do pó...34 Figura 9: Participação relativa (em %) do agregado de empresas com 30 ou mais empregados por classe de atividade econômica...36 Figura 10: Participação relativa dos itens de gasto por classe de atividade econômica...39 Figura 11: Participação relativa dos itens de gasto por classe de atividade econômica...40 Figura 12: Participação relativa dos grupos de gastos por classe de atividade econômica Figura 13: VTI e VAB médios por empresa por classe de atividade em

5 5 LISTA DE QUADROS Quadro 1: Tecnologias de tratamento de metais e suas variações...8 Quadro 2: Processos de pós-sinterização...11 Quadro 3: Algumas aplicações da tecnologia MIM...15 Quadro 4:...22 Denominação e descrição pela CNAE das classes de atividades relacionadas ao mercado de tratamento de materiais...22 Quadro 5: Forma de cálculo do valor bruto da produção (VBP)...43 Quadro 6: Itens de gasto utilizados na estimação do consumo intermediário para as empresas com mais de 30 empregados por classe de atividade em Quadro 7: Cálculo do custo dos produtos vendidos (CPV)...61 Quadro 8: Cálculo do custo da produção disponível (CPD)...61 Quadro 9: Cálculo do custo da produção acabada (CPA)...61 Quadro 10: Estimativa do custo de produção no período...62 Quadro 11: Estimativa dos gastos totais no período...62

6 6 LISTA DE TABELAS TABELA 1: ESTADO DA ARTE DA PIM EM COMPETITIVIDADE DA TECNOLOGIA PARA DIFERENTES CARACTERÍSTICAS DE PRODUTOS TABELA 2: MERCADOS PARA PRODUTOS DE M/P NA AMÉRICA DO NORTE EM TABELA 3: DISTRIBUIÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS DE METALURGIA DO PÓ NOS ESTADOS BRASILEIROS TABELA 4: CONCENTRAÇÃO NOS ESTADOS BRASILEIROS DO NÚMERO DE PESSOAS EMPREGADAS NA ATIVIDADE ECONÔMICA METALURGIA DO PÓ NOS ANOS DE 1996, 2000 E TABELA 5: PARTICIPAÇÃO RELATIVA (EM %) DO NÚMERO DE ESTABELECIMENTO PEQUENOS, MÉDIOS E GRANDES EM RELAÇÃO AO TOTAL DE ESTABELECIMENTOS DE METALURGIA DO PÓ TABELA 6: PARTICIPAÇÃO RELATIVA (EM %) DO NÚMERO DE ESTABELECIMENTO PEQUENOS, MÉDIOS E GRANDES EM RELAÇÃO AO TOTAL DE ESTABELECIMENTOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS TABELA 7: PARTICIPAÇÃO RELATIVA DO NÚMERO DE ESTABELECIMENTOS POR CLASSE DE ATIVIDADE NO BRASIL TABELA 8: PARTICIPAÇÃO RELATIVA DO EMPREGO FORMAL DIRETO POR CLASSE DE ATIVIDADE ECONÔMICA EM RELAÇÃO AO TOTAL TABELA 9: FATURAMENTO DO AGREGADO DE EMPRESAS COM 30 OU MAIS EMPREGADOS POR CLASSE DE ATIVIDADE ECONÔMICA (EM R$ MIL) TABELA 10: PARTICIPAÇÃO RELATIVA (EM %) DA CLASSE DE ATIVIDADE NO FATURAMENTO DO AGREGADO DO MERCADO TABELA 11: PARTICIPAÇÃO RELATIVA (EM %) DOS ITENS DE CUSTO E DE DESPESA EM RELAÇÃO AO TOTAL POR CLASSE DE ATIVIDADE ECONÔMICA TABELA 12: PARTICIPAÇÃO RELATIVA DOS GASTOS COM PROPAGANDA DO AGREGADO DE EMPRESAS COM 30 OU MAIS EMPREGADOS POR CLASSE DE ATIVIDADE ECONÔMICA ENTRE 1997 E TABELA 13: ESTIMATIVA DO VTI E DO VAB PARA O AGREGADO DE EMPRESAS DA CLASSE DE ATIVIDADE TABELA 14: ESTIMATIVA DO VTI E DO VAB MÉDIOS POR EMPRESA TABELA 15: CÁLCULO DO GIRO DO ATIVO PERMANENTE TABELA 16: CÁLCULO DO GIRO DO ATIVO TOTAL TABELA 17: CÁLCULO DO ÍNDICE DE COBERTURA DE JUROS E DO Δ % LAJIR TABELA 18: CÁLCULO DA MARGEM LÍQUIDA TABELA 19: CÁLCULO DO ROA... 53

7 7 1 Introdução O segmento econômico de metalurgia do pó apresenta características diferenciadas sob as óticas tecnológica e econômica em relação a atividades substitutas. O prisma tecnológico está relacionado aos processos de produção envolvidos e aos padrões de qualidade alcançados nessa atividade, os quais por sua vez, resultam em diferenças importantes em termos de qualidade percebida pelos usuários desses produtos, da estrutura de custos e retornos obtidos das firmas inseridas nessa atividade, e do potencial de geração de riqueza para a economia em termos agregados. O presente trabalho consiste em um estudo da organização industrial e da competitividade da atividade econômica de metalurgia do pó (M/P) no Brasil, entre os anos de 1996 e Esse estudo tem como objetivo a análise de aspectos abordados pela Teoria de Organização Industrial (FARINA, 1997), que relaciona as condições de concorrência nas indústrias sob os aspectos do tipo: i) definição do produto e identificação dos produtos substitutos; ii) identificação do mercado consumidor; iii) principais empresas ou grupos do setor; iv) indicadores de distribuição espacial; iii) participação no mercado de empresas ou grupos; v) barreiras à entrada, entre outros fatores relevantes, como formas de competição (práticas de preço e diferenciais de qualidade). Todos esses fatores são abordados ora com mais ora menos profundamente no presente relatório, com exceção da forma de competição, em que pretende-se aborda-la no seguimento das atividades de pesquisa. Foram também abordados aspectos de importância econômica da atividade de metalurgia do pó, o que foi feito pela aplicação do conceito de valor adicionado na economia (ROSSETTI, 1992). Nesse sentido, o presente relatório parcial foi dividido em 5 sessões, além desta introdução. Na sessão 2 são apresentadas a descrição e as características do processos de metalurgia do pó e de processos substitutos. Na sessão 3 são descritas brevemente algumas características do mercado internacional de metalurgia do pó; Na sessão 4 é abordado o mercado brasileiro de metalurgia do pó e de seus processos substitutos, pelas óticas da distribuição espacial das atividades de tratamento de materiais (metalurgia do pó e

8 8 substitutas), e da distribuição do faturamento. Na sessão 5 são abordadas algumas medidas de relevância e competitividade dos segmentos estudos, sendo analisados a estrutura de custos e despesas, o valor adicionado e alguns índices de eficiência, como de lucratividade e de endividamento, que foram possíveis de serem calculados com os dados disponíveis até o presente momento. Na sessão 6 seguem as considerações finais. 2 Descrição dos processos de metalurgia do pó processos substitutos A presente seção apresenta uma breve de diferentes tecnologias de tratamento de materiais, as quais foram identificadas na literatura como possíveis substitutas entre si (DOWSON, 1990; GERMAN, 1990; BERGMARK et al., 2005; EFUNDA, 2006a; MARKETECH, 2005; PACIFIC, 2005a, 2005b, 2005c). Procurou-se identificar as etapas componentes dessas tecnologias, suas aplicações e suas vantagens econômicas relativas aos demais processos de tratamento de materiais. O quadro 1 apresenta diferentes categorias de tratamento de materiais, relacionando-as com suas possíveis variações. Categoria Quadro 1: Tecnologias de tratamento de metais e suas variações Variações Metalurgia do pó tradicional (Prensados e sinterizados) Metalurgia do Pó e Moldagem de Pós por Injeção Forjaria Usinagem Estamparia - Fundição Extrusão - Moldagem de pós por injeção (PIM) Moldagem de pós de metal por injeção (MIM) Metalurgia do pó de alta densidade Metalurgia do pó de alto desempenho Forjaria a quente Forjaria a frio Perfuração Tornearia Fresagem Esmirilhamento Cinzelagem Fundição permanente Fundição centrífuga Fundição em moldagem cerâmica Fundição a jato Fundição investment Outras Fonte: Elaboração própria com dados de Efunda (2006a), Marketech (2005), Pacific (2005a, 2005b).

9 9 2.1 Metalurgia do Pó e Moldagem de Pós por Injeção A atividade econômica de metalurgia do pó é classificada pelo IBGE (2004a) como as atividades relacionadas à moldagem e sinterização 1 de pós metálicos e de serviços de metalurgia do pó. Dentre as variações possíveis para processos de metalurgia do pó, encontram-se a metalurgia do pó tradicional (DOWSON, 1990), a metalurgia do pó de alto desempenho (BERGMARK et al., 2005; PACIFIC, 2005c), a melurgia do pó de alta densidade (BERGMARK et al., 2005; Pacific, 2005b). No entanto, processos de sinterização de peças fabricadas de pós de outros materiais, como plásticos, vidros, cerâmicos e compósitos são também possíveis. Esses processos são conhecidos por moldagem de pós por injeção (PIM) A metalurgia do pó tradicional A tecnologia de metalurgia do pó (M/P) caracteriza-se por um conjunto de processos para a produção de artefatos metálicos, obtidos de pós metálicos e cerâmicos sem a necessidade de fundição (DOWSON, 1990) 2. Esse conjunto de processos pode ser dividido em quatro processos básicos: 1) Mistura de diferentes pós, ao que incorpora-se uma substância orgânica que age como lubrificante; 2) Teste de padrões da mistura; 3) Introdução da mistura em um molde apropriado em que procede-se sua compactação por prensagem 3. As misturas passam então a ser denominadas de compactos ; 4) Os compactos são aquecidos em um ambiente protegido abaixo de seu ponto de fusão, o qual proporciona às peças metálicas a resistência necessária para uso mecânico, o que caracteriza o processo chamado de sinterização (EFUNDA, 2006b). Após o processo de sinterização, as peças fabricadas são submetidas a procedimentos adicionais, chamados de procedimentos pós-sinterização, os quais, por sua vez, são realizados com as finalidades de i) correção nas formas e no dimensionamento; ii) 1 Descrita a seguir. 2 Para uma descrição mais detalhada dos processos de M/P, ver também Iervolino (2006). 3 German (1990, p. 467) denomina esse processo de powder die compaction, ou seja, compactação do pó em matriz.

10 10 aumento na densidade, resistência e tolerância das peças e ii) aumento da resistência e da tolerância das peças ao desgaste. Dentre entre esses processos possíveis utilizados para aumento de densidade e de resistência e correções no dimensionamento das peças, encontram-se processos exclusivos à tecnologia de M/P como i) reprensagem a quente, ii) ressinterização, iii) tratamento a vapor, iv) infiltração de metal nos poros, v) impregnação de substâncias orgânicas nos poros; vi) forjaria a quente em matriz fechada; vii) prensagem isostática a quente (HIP) 4. Para correção nas formas e nas dimensões das peças, utilizam-se os processos de i) reprensagem a frio e ii) cunhagem (última prensagem). Conforme Dowson 1990, (pp 71-78), esses processos são exclusivos para peças fabricadas por sinterização, no entanto, processos comumente aplicados em metalurgia básica podem também, em sua maioria, ser aplicados em peças sinterizadas. Alguns exemplos são i) têmpera e ii) galvanização, para aumento da densidade e da resistência e iii) usinagem 5, para correções nas formas e nas dimensões Moldagem de Pós por Injeção (PIM) A tecnologia de moldagem de pós por injeção (PIM 6 ) é um conjunto de processos capaz de produzir uma vasta gama de componentes obtidos de pós de origem polimérica (plásticos e vidros), cerâmica e metálica (GERMAN, 1990) 7. Algumas importantes características da tecnologia PIM são as seguintes: é similar à tecnologia de fundição, no entanto supera sensivelmente essa última em termos da precisão e no acabamento alcançados. O conjunto de processos que caracteriza a tecnologia PIM é descrito por German (1990, pp. 5-7) da seguinte forma: 1) Seleção do pó para o processo; 2) Mistura do pó com cimentos, solventes e lubrificantes; 3) Produção de pequenos grãos homogêneos obtidos da 4 Hot isostatic pressing. 5 Usinagem corresponde ao processo de remoção de material na forma de lascas de peças fabricadas. Os processos de usinagem mais comuns são perfuração, tornearia, fresagem, esmirilhamento e cinzelagem (EFUNDA - ENGEENERING FUNDAMENTALS. Machining: An Introduction.(2006a) Disponível em <http://www.efunda.com/processes/machining/machin_intro.cfm>. Acesso em: 25 mar. 2006). 6 Powder injection molding. 7 GERMAN, R. M. Powder injection molding. Princeton: MPIF, c p.

11 11 mistura cimentada (granulação); 4) Formação da peça por moldagem por injeção em um molde fechado (formação dos compactos); 5) Processamento da peça para remoção do cimento (decimentação 8 ); 6) Densificação dos compactos por sinterização; 7) Eventualmente, processos pós-sinterização, haja vista que a fabricação de diversos produtos dispensa esses processos (German, 1990, p. 425). German (1990, p ) apresenta e descreve processos de pós-sinterização aos quais são submetidas as peças fabricadas por PIM. Esses processos são classificados pelo autor conforme sua finalidade, as quais são i) formatação e dimensionamento, ii) densificação, iii) tratamento de calor, iv) acabamento. O quadro 2 relaciona os diferentes processos pós-sinterização a essas quatro categorias. Quadro 2: Processos de pós-sinterização Processos pós sinterização Finalidade Dimensionamento e alisamento; perfuração e Ajustamento de formas e dimensões rosqueamento; soldagem e junção; Deformação; extrusão; forjaria; compactação Densificação isostática a quente; impregnação; infiltração. Carborização; têmpera; nitruração 9. Tratamento de calor (aumento da resistência das peças) Esmerilhamento, galvanização e outras operações de Acabamento usinagem. Fonte: Elaboração própria com dados de German (1990, p. 426) Ainda conforme esse autor, a tecnologia PIM apresenta diferenciais em relação a tecnologias alternativas, no que se refere a 1) maior desempenho mecânico dos produtos; 2) maior nível de complexidade das formas alcançadas e 3) menores custos de fabricação para produtos de alto nível de complexidade geométrica (figura 1). Dentre as razões que levam à redução dos custos de fabricação na utilização de PIM relativamente a outras alternativas de produção, tem-se que 1) a tecnologia PIM constitui-se num conjunto de processos altamente automatizado, reduzindo os custos de mão de obra; 2) Eliminação de processos de usinagem como esmerilhamento e perfuração, necessários em tecnologias alternativas, o que inclui a M/P tradicional, reduzindo os custos 8 Debinding. 9 Processo de temperar o aço (FÜRSTENEAU, 1976).

12 12 de mão de obra e de energia; 3) Tem capacidade de reaproveitamento de resíduos de matérias-primas de praticamente 100% 10. A figura 1 ilustra uma simulação feita por German (1990, p ), em que é relacionado o custo unitário de fabricação com vários níveis de complexidade geométrica das peças, para uma dada escala de produção. Nessa simulação são considerados os níveis mais elevados de investimentos iniciais necessários à utilização de processos PIM, considerados os maiores níveis de automatização requeridos nessa tecnologia, comparativamente a tecnologias alternativas de tratamento de materiais, como metalurgia do pó tradicional, fundição investment e usinagem 11. Nesse sentido, é configurada sob a ótica de Porter (1996), e também de Thomson e Stickland III (2001), a presença de barreiras à entrada. Considerando-se que maiores gastos de entrada refletem-se em maiores custos de depreciação, observam-se na figura 1 que a tecnologia PIM tem o maior custo unitário na produção de peças de baixo nível de complexidade geométrica. Por outro lado, o emprego da tecnologia PIM está relacionado a menores acréscimos no custo unitário de produção como função do aumento do nível de complexidade geométrica das peças fabricadas, comparativamente a processos de usinagem (como tornearia) e de fundição. Isso torna a atratividade econômica da utilização de processos PIM comparativamente a processos de usinagem e de fundição, uma função positiva e crescente do nível de complexidade geométrica das peças fabricadas. Também percebe-se pela figura 1, que o nível de automatização dos processos PIM é superior ao dos processos de M/P tradicional, considerando-se que a curva de custo unitário de PIM tem um maior intercepto que a curva de custo unitário desses tipos de processos. No entanto, a figura 1 também mostra que a curva de custo unitário de processos de M/P tradicional não tem continuidade no momento em que a complexidade geométrica das peças fabricadas aproxima-se de níveis médios. Isso explica-se pela necessidade de processos de M/P terem de ser complementados por processos de acabamento como usinagem (DOWSON, 1990). 10 Conforme o autor, esse aspecto é um fator estratégico bastante importante para as indústrias de materiais refratários (cerâmica) e de metais preciosos. 11 Essas tecnologias são descritas a seguir.

13 13 Figura 1: Custos unitários de produção para diferentes tecnologias de tratamento de metais e diferentes níveis de complexidade geométrica - Fonte: German (1990, p. 468) A importância da consideração de economias de escala (PORTER, 1996) de forma conjunta com o nível de complexidade geométrica das peças fabricadas, constituem importantes fatores de decisão para firmas entrantes e incumbentes dos setores metalmecânico, cerâmico e outros setores da indústria de transformação, como a indústria de plásticos. Para as firmas entrantes potenciais, esses fatores são importantes na decisão de entrada no segmento produtivo e na escolha da tecnologia empregada. Para as firmas incumbentes, esses fatores são importantes para a decisão de continuidade da tecnologia empregada. Nesse sentido, a figura 2 relaciona diferentes níveis de escala de produção e de complexidade geométrica das peças fabricadas com a atratividade econômica de processos PIM, M/P tradicional, fundição à jato, fundição investment e usinagem, dados os níveis de desenvolvimento tecnológico dos processos de tratatamento de materiais observados no início da década de noventa. Da figura 2, tem-se que para baixos níveis de escala e de complexidade geométrica, a tecnologia de produção com maior atratividade econômica era a de processos de usinagem. Para produções em pequenas escalas, mas com alto nível de complexidade geométrica, a fundição investment constituia-se na melhor alternativa. Para uma alta escala de produção e um nível de complexidade geométrica baixo, a M/P

14 14 tradicional passava a ser a alternativa econômica mais atrativa 12. Para altas escalas de produção e níveis intermediários de complexidade geométrica, a fundição à jato constituíase na melhor alternativa tecnológica. Para produção em grandes escalas e com alto nível de complexidade geométrica, processos PIM mostravam-se os mais economicamente atrativos. As vantagens e desvantagens na utilização da tecnologia PIM é também relacionada na tabela 1. Figura 2: Escolha ótima da tecnologia empregada para dados níveis de produção e de complexidade geométrica das peças - Fonte: German (1990, p. 468) Tabela 1: Estado da arte da PIM em Competitividade da tecnologia para diferentes características de produtos Característica do Produto Utilização de PIM Tecnologias alternativas Alta complexidade geométrica e X precisão e alta produtividade Alta escala de produção X Espessura, peso, e tamanho altos X Baixa Complexidade geométrica X e pequenos tamanhos Fonte: Elaboração própria com informações de German (1990, p. 467) 12 Juntamente com a M/P tradicional, processos de estamparia incluem-se no rol de processos produtivos economicamente mais atrativos para produção em grandes escalas e com baixa complexidade geométrica German (1990, p. 466). Os processos de estamparia são descritos a seguir.

15 Moldagem de Pós Metálicos por Injeção (MIM) O termo MIM corresponde a Metal Injection Molding, o que restringe a gama possível de materiais utilizados para moldagem por injeção em tecnologias do tipo PIM à utilização de metais. No entanto, encontra-se referência ao termo MIM restringindo-o a aplicação de processos de moldagem por injeção de metais pesados, de modo que não inclui-se nessa categoria a utilização de plásticos, vidros, cerâmicos e metais leves: Os processos MIM são superiores aos demais processos alternativos de tratamentos de materiais para o conjunto de aplicações, especialmente se não for possível a utilização de ligas plásticas ou metais leves, pela necessidade de maior resistência e densidade das peças (MARKETECH, 2005). O conjunto de processos MIM são basicamente os mesmos que conjunto de processos PIM (MARKETECH, 2005). Dessa forma, MIM possui vantagens econômicas similares aos processos PIM, especialmente no que se refere às características de suas curvas de custos unitários, descritas na figura 1. O quadro 3 descreve alguns exemplos de produtos fabricados por processos MIM. Quadro 3: Algumas aplicações da tecnologia MIM Contrapesos Dispositivos microeletrônicos Sensores e atuadores 13 automotivos Ferramentas de mão e hardwares Dispositivos de dissipação de calor em computadores Perfuradores de poços de petróleo (e de água) 14. Cabeças de tacos de golfe Conectores e chaves elétricas Implantes biomédicos Componentes de motores aeroespaciais a combustível e outros componentes aeroespaciais Fonte: Marketech (2005). 13 Dispositivo que converte energia fluída em movimento mecânico (FÜRSTENEAU, 1976) 14 Os parênteses são do autor.

16 16 Desse modo, fabricação de peças metálicas por moldagem por injeção possibilita maiores níveis de complexidade geométrica e de desempenho comparativamente aos níveis obtidos por M/P tradicional. Como exemplo, a tecnologia MIM é capaz de produzir peças galvanizadas e com roscas OD/ID sem a necessidade de usinagem (PACIFIC, 2005a). Além disso, a utilização de grãos de pequenos tamanhos e com alta densidade possibilita a produção de peças com propriedades de densidade e resistência equivalentes às fabricadas por processos de forjaria Metalurgia do pó de alta densidade A utilização de técnicas de densificação de materiais como processos isostáticos a quente (PACIFIC, 2005b), possibilitam a fabricação de ferramentas de aço e materiais de ligas de aço e de ligas bonderizadas de carboneto de titânio, com níveis de densidade comparáveis aos obtidos por processos de forjaria e com economia de custos Metalurgia do pó de alto desempenho Pesquisas recentes em novos materiais para aplicação em M/P (BERGMARK et al., 2005) demonstraram vantagens na utilização de M/P comparativamente a processos de forjaria em aplicações na indústria de motores à diesel. Esses autores identificaram ligas metálicas com maior resistência à fatiga e com maior potencial de controle de porosidade (o que aumenta o desempenho mecânico e consequentemente possibilita a redução do peso das peças). Essas vantagens somam-se aos diferenciais apresentados por M/P em termos do menor tempo de usinagem e do maior aproveitamento dos materiais. Outras aplicações da metalurgia do pó de alto desempenho (PACIFIC, 2005c) são cintos de segurança para automóveis, contatos elétricos, núcleos magnéticos macios, entre outras.

17 Fundição Fundição permanente A tecnologia de fundição permanente é caracterizada pela utilização de moldes metálicos, em que o material fundido é despejado. A utilização de moldes metálicos torna os processos de fundição permanente pouco flexíveis em termos de design das peças fabricas, se comparada por exemplo a processos de fundição em areia (sand casting). Por outro lado, apresenta, vantagens econômicas em termos de menores custos unitários para maiores escalas de produção (acima de mil peças por exemplo) e maior complexidade das peças, se comparada a outros processos de fundição (EFUNDA, 2006c). Algumas das aplicações típicas desse tipo de fundição ocorrem na fabricação de engrenagens, chavetas 15, rodas, cárters 16, encaixes de tubos, tampas de injetores de combustível e pistões de motores de automóveis Fundição centrífuga Em processos de fundição centrífuga, o material fundido é despejado em um molde em rotação a uma velocidade de 300 a 3000 r.p.m. Durante a centrifugação, o material fundido se projeta nas paredes internas do molde, tomando a forma desejada após o resfriamento (EFUNDA, 2006d). Processos de fundição centrífuga podem ser utilizados na fabricação de peças cilíndricas com até 15 metros de comprimento e 3 metros de diâmetro, com espessura que pode variar entre 2,5 a 12,5 mm. Os materiais utilizados são ferro, aço, aços inoxidáveis, ligas de cobre, de alumínio e de níquel Fundição em moldagem cerâmica A tecnologia de fundição em moldes cerâmicos é composta por um conjunto de processos: 1) Determina-se o molde utilizado, o qual pode ser composto de gesso, madeira, metal ou borracha; 2) E despejada sobre o molde uma mistura semi-fundida de cerâmica com abrasivos, resultando em outra mistura que atinge rápido endurecimento; 3) Retira-se os materiais voláteis da mistura resultante com um maçarico ou em um forno de baixa 15 Pequena peça que une uma polia/roldana ao eixo (FÜRSTENEAU, 1976).. 16 Caixa de engrenagens (Idem, Ibidem).

18 18 temperatura; 4) A mistura sem os abrasivos é assada em um forno com temperatura aproximada de C, o que resulta em um molde pronto para o despejo de materiais fundidos (EFUNDA, 2006e). A fundição em moldes cerâmicos é relativamente cara mas possui a vantagem de dispensar processos de acabamento das peças fundidas. Algumas aplicações comuns dessa tecnologia são a fabricação de peças e ferramentas complexas de aço inoxidável e de bronze, e usinagem de plásticos moldados Fundição a jato A tecnologia de fundição à jato 17 é similar ao processo de fundição permanente. No entanto, em fundição à jato o material fundido é injetado no molde sob pressão. Esse diferencial no processo resulta em melhor acabamento das peças, em termos de suas características de tamanho e de superfície. Os moldes nesses processos podem ser frios ou quentes (EFUNDA, 2006f). Considerando-se que os moldes para esse processo são fabricados com aço endurecido, que levam bastante tempo de fabricação, o processo de fundição à jato é relativamente caro. Ainda, há restrições quanto aos materiais a serem fundidos, pois metais pesados como ferro e aço não podem ser submetidos à fundição à jato Fundição investment Processos de fundição do tipo investment são também conhecidos por processos de cera perdida. Esses processos permitem a fabricação de peças com alta complexidade geométrica e resistência e tolerância ao calor bastante elevadas. Lâminas de turbinas e outras peças de aviões com alta complexidade geométrica são exemplos de aplicações do processo de fundição investment (EFUNDA, 2006g) 18. Em termos gerais o conjunto de processos necessários à fundição investment são: 1) Fabricação de um molde de cera ou de outra substância que possa ser facilmente derretida; 2) Imersão do molde em uma mistura refratária, que forma um revestimento sobre esse 17 Também chamada de fundição em molde ou sob pressão. 18 Processo também conhecido como processo de cera perdida.

19 19 molde; 3) O molde é submetido a um processo de secagem; 4) O molde resultante é reimerso e seco um número de vezes suficiente a se obter um nível de espessura e robustez desejados; 5) O molde é colocado em um forno, no qual a cera contida é derretida e extraída; 6) O material fundido é despejado nesse molde. 2.3 Forjaria Forjaria é o nome para o conjunto de processos no qual, o metal é aquecido, sendo após subtmetido a um processo de moldagem conhecido por deformação plástica (EFUNDA, 2006h). Nesse processo é aplicada sobre o metal uma carga suficientemente pesada de modo que corresponda a uma pressão suficiente para alterar a forma do metal permanentemente (NDT, 2006). Dentre as vantagens da forjaria, essa implica em um refinamento da estrutura dos grãos metálicos e na melhora das propriedades físicas do material, como força, maleabilidade e rigidez, comparativamente à estrutura do metal base, o qual observa uma distribuição aleatória de seus cristais. Além disso, materiais forjados não observam porosidade e outras falhas como vazios, possibilitando que processos de revestimento como galvanização e pintura possam ocorrer em seguida à forjaria, dada a qualidade da superfície resultante. 2.4 Usinagem Usinagem corresponde ao processo de remoção de material na forma de lascas de peças fabricadas. Caso o material seja metálico, esse processo é conhecido como cortamento de metal (EFUNDA, 2006j). Processos de usinagem têm baixo custo de entrada, comparativamente a processos de moldagem e de fundição. No entanto, observam custos operacionais mais elevados de forma que não são economicamente atrativos para maiores escalas de produção. Os processos de usinagem mais comuns são perfuração, tornearia, fresagem, esmirilhamento e cinzelagem.

20 Estamparia A estamparia de metais está relacionada a processos como recorte de metais, perfuração por punção e perfilamento (dobramento). Esses processos são denominados de usinagem pesada, podendo ser realizados em uma única vez em uma única matriz ou de forma progressiva em matrizes diferentes. Os processos de estamparia são realizados através de prensas mecânicas ou hidráulicas e indicados na produção em grande escala de peças com baixa complexidade geométrica (EFUNDA, 2006k). Alguns exemplos de aplicações de estamparia são comuns no setor automotivo (STAMPTEC, 2004), como na fabricação de arruelas, braçadeiras, filtros, tampas de filtros, tampas de bombas de óleo, entre outros. 2.6 Considerações adicionais sobre os aspectos técnicos dos processos de tratamento de materiais O estudo bibliográfico apresentado acima, permitiu identificar que as atividades de metalurgia do pó, de fundição, de forjaria, de usinagem e de estamparia são tecnicamente substitutas entre si, haja vista que podem ser utilizadas na fabricação de produtos similares. Nesse sentido tornam-se substitutas também no sentido econômico (PORTER, 1996), no momento em que firmas atuantes nessas diferentes atividades se tornam concorrentes em um mesmo mercado de produtos. 3 Breve panorama internacional dos mercados de M/P e de PIM O desempenho de indústria de M/P na América do Norte é muito dependente do da indústria automotiva. Por isso tem empregado esforços com relativo sucesso no sentido de aumentar suas alternativas de mercado, através do desenvolvimento de outras aplicações para a tecnologia de M/P (DOWSON, 1990). A tabela 2 mostra as principais mercados consumidores de produtos de M/P na América do Norte no início da década de 1990.

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