Pós-processamento de peças metálicas produzidas por manufatura aditiva
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-16052023-092134/ |
Resumo: | A Manufatura Aditiva (MA), popularmente conhecida como Impressão 3D, vem sendo considerada uma tecnologia com alto potencial disruptivo, com crescimento significativo nos últimos anos. Os produtos fabricados por esse processo são feitos pela adição de camadas de material até a formação do componente próximo à geometria final (near net shape). Em relação à MA de metais, um dos principais métodos é o Directed Energy Deposition (DED), que combina a entrega de material e energia para deposição simultânea camada a camada e, consequentemente, a formação da peça. Todavia, os componentes fabricados por esse método apresentam baixa precisão dimensional e baixa qualidade superficial, necessitando do pós-processamento. Baseado nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral investigar a viabilidade da adoção dos processos abrasivos de retificação e acabamento magnético-abrasivo (Magnetic Abrasive Finishing - MAF) para o pós-processamento de peças metálicas produzidas por DED. Características superficiais (retitude, rugosidades, microestrutura e tensão residual) e variáveis de saída do processo (taxa de remoção de material, tempo de processamento, forças de corte e energia específica) foram os parâmetros avaliados. Os resultados mostraram que a cadeia combinada de pós-processamento melhora erros de forma e qualidade superficial das peças fabricadas por DED, sem mudanças observáveis na microestrutura e dureza. A tensão residual foi alterada pela aplicação dos pós-processos, no qual o fresamento induziu tensões trativas, retificação introduziu tensões compressivas e o MAF não modificou significativamente o estado de tensão. Como principais conclusões, as operações de fresamento e retificação entre DED e MAF minimizaram o tempo de polimento. A adição da retificação diminuiu a remoção de material no MAF, mas reduziu o tempo necessário para o polimento e a energia específica geral. |
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Pós-processamento de peças metálicas produzidas por manufatura aditivaPost-processing of metallic parts produced by additive manufacturingDirected Energy Deposition (DED)acabamento magnético-abrasivoDirected Energy Deposition (DED)integridade superficialMagnetic Abrasive Finishing (MAF)Manufatura Aditiva de MetaisMetal Additive Manufacturingsurface integrityA Manufatura Aditiva (MA), popularmente conhecida como Impressão 3D, vem sendo considerada uma tecnologia com alto potencial disruptivo, com crescimento significativo nos últimos anos. Os produtos fabricados por esse processo são feitos pela adição de camadas de material até a formação do componente próximo à geometria final (near net shape). Em relação à MA de metais, um dos principais métodos é o Directed Energy Deposition (DED), que combina a entrega de material e energia para deposição simultânea camada a camada e, consequentemente, a formação da peça. Todavia, os componentes fabricados por esse método apresentam baixa precisão dimensional e baixa qualidade superficial, necessitando do pós-processamento. Baseado nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral investigar a viabilidade da adoção dos processos abrasivos de retificação e acabamento magnético-abrasivo (Magnetic Abrasive Finishing - MAF) para o pós-processamento de peças metálicas produzidas por DED. Características superficiais (retitude, rugosidades, microestrutura e tensão residual) e variáveis de saída do processo (taxa de remoção de material, tempo de processamento, forças de corte e energia específica) foram os parâmetros avaliados. Os resultados mostraram que a cadeia combinada de pós-processamento melhora erros de forma e qualidade superficial das peças fabricadas por DED, sem mudanças observáveis na microestrutura e dureza. A tensão residual foi alterada pela aplicação dos pós-processos, no qual o fresamento induziu tensões trativas, retificação introduziu tensões compressivas e o MAF não modificou significativamente o estado de tensão. Como principais conclusões, as operações de fresamento e retificação entre DED e MAF minimizaram o tempo de polimento. A adição da retificação diminuiu a remoção de material no MAF, mas reduziu o tempo necessário para o polimento e a energia específica geral.Additive Manufacturing (AM), commonly referred to as 3D printing, has been considered a highpotential disruptive technology, with a significant increase in recent years. The products made through this process are created by adding layers of material until the forming of the component becomes close to the final geometry (near net shape). Regarding metal AM techniques, one of the main methods is Directed Energy Deposition (DED), which combines the material and energy supply for layer by layer simultaneous composition and, consequently, the forming of the piece. However, the components made through this method present low dimensional tolerance and poor surface finish, creating a need for post-processing. Based upon this context, this work mainly aims to investigate the feasibility of adopting abrasive processes (grinding and magnetic abrasive finishing - MAF) for post-processing of metallic parts produced with DED. Surface characteristics (shape deviation, roughness, microstructure, and residual stress) and process output variables (material removal rate, processing time, cutting forces, and specific energy) were the evaluated parameters. The results showed that the combined post-process chain improves form accuracy and surface quality of the DED-produced parts with no observable changes in their near-surface microstructure and hardness. The residual stress was altered by the application of post-processes, in which milling induced tensile residual stress, grinding introduced compressive residual stress, and MAF did not significantly modify the stress state. As main conclusions, milling and grinding operations between DED and MAF minimizes polishing time. Adding grinding lead to decrease in the material removal in MAF, but reduces the time needed for polishing and the overall specific energyBiblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSilva, Eraldo Jannone daSouza, Adriel Magalhães2023-03-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-16052023-092134/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2023-05-18T12:40:53Zoai:teses.usp.br:tde-16052023-092134Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-05-18T12:40:53Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A Manufatura Aditiva (MA), popularmente conhecida como Impressão 3D, vem sendo considerada uma tecnologia com alto potencial disruptivo, com crescimento significativo nos últimos anos. Os produtos fabricados por esse processo são feitos pela adição de camadas de material até a formação do componente próximo à geometria final (near net shape). Em relação à MA de metais, um dos principais métodos é o Directed Energy Deposition (DED), que combina a entrega de material e energia para deposição simultânea camada a camada e, consequentemente, a formação da peça. Todavia, os componentes fabricados por esse método apresentam baixa precisão dimensional e baixa qualidade superficial, necessitando do pós-processamento. Baseado nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral investigar a viabilidade da adoção dos processos abrasivos de retificação e acabamento magnético-abrasivo (Magnetic Abrasive Finishing - MAF) para o pós-processamento de peças metálicas produzidas por DED. Características superficiais (retitude, rugosidades, microestrutura e tensão residual) e variáveis de saída do processo (taxa de remoção de material, tempo de processamento, forças de corte e energia específica) foram os parâmetros avaliados. Os resultados mostraram que a cadeia combinada de pós-processamento melhora erros de forma e qualidade superficial das peças fabricadas por DED, sem mudanças observáveis na microestrutura e dureza. A tensão residual foi alterada pela aplicação dos pós-processos, no qual o fresamento induziu tensões trativas, retificação introduziu tensões compressivas e o MAF não modificou significativamente o estado de tensão. Como principais conclusões, as operações de fresamento e retificação entre DED e MAF minimizaram o tempo de polimento. A adição da retificação diminuiu a remoção de material no MAF, mas reduziu o tempo necessário para o polimento e a energia específica geral. |
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