Otimização de parâmetros do processo de manufatura aditiva por fusão em leito de pó a laser da liga AISI 316l com foco em produtividade e propriedades mecânicas

• Autor(a) principal: Denardi, Bruna
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27986
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO; Manufatura Aditiva; Produtividade industrial; Custo industrial; Estudos de viabilidade; Processos de fabricação; Additive manufacturing; Industrial productivity; Costs, Industrial; Feasibility studies; Manufacturing processes; Engenharia Mecânica

Com o desenvolvimento e expansão da Manufatura Aditiva de materiais metálicos vê- se um crescente interesse em sua utilização para fabricar componentes de alta complexidade e exigência mecânica. Em particular, a tecnologia de Fusão em Leito de Pó a laser (L-PBF) se mostra bastante promissora nesse aspecto, devido à sua alta precisão e capacidade de entregar componentes de elevada qualidade. No entanto, para que essa tecnologia alcance todas as aplicações desejadas, ainda é necessário aprimorar seu desempenho produtivo e sua viabilidade econômica. Pesquisas evidenciaram o aumento do parâmetro espessura de camada como estratégia para melhoria de produtividade, muito embora poucos trabalhos tenham seguido abordagem sistemática, observando sua interação com os demais parâmetros e equilibrando a produtividade e as propriedades mecânicas. Atuando nesse sentido, esta pesquisa realizou experimentos com o material AISI 316L para delinear uma janela de processamento e definir conjuntos de parâmetros mais produtivos. Para tal, a metodologia iniciou com análise de linhas, e em seguida cubos, dos quais sua densidade relativa foi utilizada para criação de modelo matemático. O modelo indicou parâmetros otimizados, que seguiram para uma fabricação de validação. Um dos conjuntos de parâmetros otimizados foi selecionado para avaliação de propriedades mecânicas e comparado com amostras de referência e requisitos de norma. Análises em amostras fabricadas com esse conjunto otimizado revelaram microestrutura menos refinada que de amostras de referência, maior quantidade de defeitos e regiões frágeis. Apesar disso, apresentaram resultados de ensaio de tração que superaram requisitos de norma em quatro de cinco categorias, tal qual os resultados derivados do conjunto de referência. A análise de custo apresentou uma expressiva diferença, sendo a fabricação com o conjunto de parâmetros otimizado menos da metade do custo do conjunto de referência. A redução de custos se deu principalmente pela redução no tempo de fabricação, de aproximadamente 59%. Tal fato ocorreu em consequência de uma maior taxa de construção, decorrente da espessura de camada, que, para o caso do conjunto de parâmetros otimizado, foi 5 vezes maior que a do conjunto de referência.