Manufatura aditiva de estruturas celulares de aço maraging 18Ni300 para componentes com permeabilidade para moldes de injeção

• Autor(a) principal: Oliveira, Diogo Filipe Costa
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/35702
• topic: Manufatura aditiva; Fusão seletiva a laser; Aço maraging; Estruturas celulares; Permeabilidade.

O aço maraging 18Ni300 tem sido cada vez mais considerado pela indústria dos moldes devido às suas propriedades mecânicas, no entanto, a utilização deste aço para o fabrico de postiços para moldes é ainda um desafio, dadas as limitações das tecnologias subtrativas para o fabrico de geometrias complexas. Neste contexto surge a manufatura aditiva, em particular a tecnologia de Fusão Seletiva a Laser (em inglês Selective Laser Melting (SLM)), que permite o fabrico de componentes de 18Ni300 com designs inovadores. Neste contexto, em articulação com a empresa SIMOLDES AÇOS, surge o presente relatório de projeto, com o objetivo de desenvolver estruturas celulares, com diferentes arquiteturas/designs, e fabricá-las por SLM, de modo a serem incorporadas em postiços para moldes para escape eficaz de gases durante o processo de injeção. Foram estudadas três tipologias de estruturas (cúbica simples CS, cúbica de corpo centrado CCC e giróide G), com diversas dimensões, tendo para isso sido efetuado o seu design e fabrico por SLM. Foi investigado o seu desempenho mecânico à compressão e testada a sua capilaridade e permeabilidade. As diferenças geométricas/dimensionais e de porosidade, entre as estruturas CAD e as estruturas fabricadas foram também aferidas. De modo global, as estruturas fabricadas apresentam porosidade inferior ao projetado (CAD). Os valores de resistência à compressão situam-se entre 54,34 e 251,49 MPa, enquanto o módulo de elasticidade variou entre 1,68 e 10,44 GPa e, por fim, a energia absorvida registou-se entre 39,88 e 397,92 MJ/m3. Este aço, tipicamente sujeito a tratamento térmico, exibiu um aumento de 60 a 76%; 57 a 75% e 42 a 60% nas propriedades referidas anteriormente, respetivamente. Concluiu-se que, o fenómeno da capilaridade verifica-se nestas estruturas para dimensões de furo menores, nomeadamente abaixo de 500 μm nos grupos CS e CCC. As estruturas CS exibiram valores de permeabilidade entre 4,85x10⁻⁹ e 20,1x10⁻⁹ m², enquanto nas estruturas CCC esta situou-se entre 2,25x10⁻⁹ e 12,4x10⁻⁹ m2 e por fim para as estruturas G foram registados valores no intervalo de 6,73x10⁻⁹ a 15,6x10⁻⁹ m². Este trabalho permitiu concluir que estas estruturas celulares apresentam propriedades mecânicas e valores de permeabilidade adequados para carregamentos ligeiros a moderados, onde se inclui as pressões durante a injeção, confirmando que as mesmas podem ser alternativas válidas para utilização como postiços de escape de gases nas indústrias dos moldes.