Integração dos efeitos dos gases de proteção para investigação da integridade das peças e previsão da tensão residual superficial na manufatura aditiva LPBF

• Processo: 22/00616-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Erik Gustavo Del Conte
• Beneficiário: Erik Gustavo Del Conte
• Pesquisador Responsável no exterior: Sylvain LAVERNHE
• Instituição Parceira no exterior: Université Paris-Saclay, França
• Instituição Sede: Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/00553-6 - Manufatura avançada: investigação sobre o efeito dos gases do processo nas propriedades magnéticas e mecânicas de amostras do aço maraging 300 produzidas por fusão em leito de pó, AP.R
• Assunto(s): Manufatura avançada Manufatura aditiva de metais Fusão em leito de pó Fusão a laser em leito de pó Tensão residual Simulação térmica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fusão em Leito de Pó a Laser | manufatura avançada | simulação térmica | tensão residual | Fusão em Leito de Pó a Laser

Resumo

Fusão em Leito de Pó a laser (FLPL) é uma técnica de manufatura performada camada a camada com a ação de um feixe de laser como fonte térmica para dar forma ao produto desejado. É importante monitorar o gás de proteção durante esse processo para evitar elementos indesejáveis e fumaças que podem afetar a integridade e performance do material. Nesse sentido, estratégias que permitem monitoramento da manufatura em tempo real pode estimular a aplicação industrial da técnica FLPL devido à maior previsibilidade sobre os resultados do processo Assim, o presente estudo objetiva vincular a produção de fumaças e simulação térmica durante a FLPL sob diferentes gases de proteção e posicionamentos da amostra na plataforma de construção com os atributos das amostras manufaturadas, especialmente em termos de qualidade superficial. Adicionalmente, o estudo irá investigar um modelo térmico para previsão da tensão residual superficial, considerando sua criticidade para aplicações típicas de peças metálicas. Dois materiais serão considerados para o estudo, o Inconel 718 e o aço maraging 300, considerando a relevância deles na área de manufatura aditiva. O monitoramento da FLPL será realizado com sensores que permitem a obtenção de imagens e medição de ações mecânicas durante o processo em camadas. Ainda, uma ferramenta de simulação térmica da temperatura local vai auxiliar este monitoramento. Sob uma perspectiva experimental, as técnicas de microscopia, medição de rugosidade e difração de raios X irão permitir a determinação de propriedades-chave da investigação: porosidade, rugosidade e tensão residual superficial, respectivamente. Os resultados experimentais serão correlacionados aos sinais resultantes da manufatura FLPL para explicar os efeitos principais do posicionamento e diferentes gases de proteção na estabilidade da poça de fusão, integridade das peças, controle de mudanças nas taxas de fluxo laminar e tensão residual dos produtos. Portanto, o estudo será uma estratégia promissora para entender melhor como os parâmetros monitorados, relacionados ao histórico térmico e à atmosfera do processo, podem afetar os produtos da FLPL, resultando em um modelo de previsão da tensão residual superficial. Estas descobertas podem auxiliar a impulsionar a eficácia da técnica de manufatura aditiva metálica FLPL, contribuindo para seu uso na indústria. (AU)