Estudo, desenvolvimento e aplicação de processo híbrido: Manufatura Aditiva (Ma) + High Speed Machining/Grinding (HSM/G)

• Processo: 16/11309-0
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de setembro de 2017 - 31 de agosto de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Reginaldo Teixeira Coelho
• Beneficiário: Reginaldo Teixeira Coelho
• Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: João Fernando Gomes de Oliveira ; Jorge Vicente Lopes da Silva ; Mário Boccalini Júnior ; Milton Sergio Fernandes de Lima ; Nelson Guedes de Alcântara
• Pesq. associados: Alex Camilli Bottene ; Andre Luiz Nunis da Silva ; Claudemiro Bolfarini ; Daniel Leal Bayerlein ; Éder Sócrates Najar Lopes ; Eraldo Jannone da Silva ; Joao Batista Ferreira Neto ; João Ricardo Filipini da Silveira ; Jose Donato Ambrósio ; Marcelo Bertolete Carneiro ; Pablo Aronne Funchal de Barros ; Paulo Inforçatti Neto ; Pedro Yoshito Noritomi ; Piter Gargarella ; Raphael Galdino dos Santos ; Sheila Medeiros de Carvalho
• Auxílios(s) vinculado(s): 19/08926-6 - Processamento pós-avançado para o melhoramento da qualidade dos componentes de engenharia impressos em 3D, AP.R SPRINT; 17/24122-9 - EMU concedido no processo 16/11309-0: equipamento para DED - direct energy deposition, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/05049-1 - Design e avaliação das propriedades mecânicas de aços de baixa densidade de alto módulo - com formação de TiB2 in situ - processados por manufatura aditiva e metalurgia do pó, BP.DR; 20/08432-0 - Desenvolvimento experimental do reparo de turbinas a gás por meio de deposição direta de energia com uso de lasers, BP.DD; 20/03119-2 - Estudo e desenvolvimento de estratégias para processo híbrido, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 20/03110-5 - Caracterização de WC-Co depositados por meio de manufatura aditiva (ma) utilizando o método Direct Energy Deposition (DED), BP.IC; 19/26362-2 - Estudo de revestimentos de carboneto de tungstênio (WC) produzidos por DED Direct Energy Deposition em aços AISI H13 e 4140, BP.PD; 19/25229-7 - Fabricação de estruturas de satélites de pequeno porte com uso de lasers, BP.PD; 20/00035-2 - Avaliação de operações de pós-processamento de peças fabricadas usando manufatura híbrida (Mfh) quanto a rugosidade, BP.IC; 19/13715-4 - Estudos das variáveis de processo na atomização a gás inerte na produção de pós metálicos para DED - Direct Energy Deposition e PBD - Powder Bed Deposition, BP.PD; 19/10758-4 - Estudo e desenvolvimento do pós-processamento de peças metálicas obtidas por manufatura aditiva: aplicação do fresamento e retificação em elevadas velocidades de corte e do processo de acabamento magnético-abrasivo, BP.DR; 19/01829-5 - Manufatura aditiva por fusão seletiva a laser e deposição com energia direta de aço inoxidável 316L: efeito das variáveis de processo nas propriedades mecânicas, BP.DR; 19/02772-7 - Estudo, desenvolvimento e aplicação de processo híbrido: Manufatura Aditiva (MA) + High Speed Machining/Grinding (HSM/G), BP.PD; 19/00343-1 - Controle do processo de directed energy deposition para fabricação de componentes de Geometria complexa por Manufatura Aditiva (MA), BP.DR; 18/23884-5 - Avaliação do processo de manufatura aditiva no comportamento microestrutural e mecânico em reparos para moldes de injeção, BP.DR; 18/16898-0 - Fusão seletiva a laser de aço inoxidável 316L, BP.IC; 18/17981-8 - Manufatura aditiva de aço ferramenta H13, BP.IC; 18/15659-1 - Fusão seletiva a laser de aço ferramenta H13, BP.DD; 18/09999-4 - Apoio técnico no laboratório de preparação metalográfica e de ensaios mecânicos, BP.TT; 18/06691-9 - Caracterização de pó comercial de aço 316L, BP.IC; 18/05845-2 - Caracterização de pó comercial de aço H13, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Manufatura Usinagem Fresagem Forjamento Fundição (processos de fabricação)

Resumo

Dentre os novos e enormes desafios atuais para a manufatura está a produção econômica e sustentável. A Manufatura Aditiva (MA), capaz de produzir com flexibilidade, total automação e sustentabilidade, surge com uma forte tendência à substituição, ao menos parcial, de processos tradicionais de fundição, forjamento e usinagem. Esta tecnologia foi abordada em workshop no IPT em 2015 com a presença de diretores, pesquisadores e representantes da indústria e de agências de fomento (FAPESP). Dada à relevância do tema foi sugerida a reunião das instituições envolvidas com MA no estado de São Paulo para o alinhamento de esforços no desenvolvimento dessa recente e inovadora tecnologia de Manufatura. Reunida a equipe e montada a presente proposta, em diversas reuniões, constatou-se que os desenvolvimentos futuros desta tecnologia estão, contudo, balizados por vários desafios tecnológicos, alguns destes tratados neste projeto. O acabamento superficial das peças obtidas por MA é um deles, uma vez que pode não atender algumas aplicações de alto desempenho, requerendo o uso de processos subtrativos, como a Usinagem de Alta Velocidade/Retificação (High Speed Machining/Grinding - HSM/G), caracterizando uma nova classe denominada de Processos Híbridos (PrH). Outros desafios que aparecem são o controle sobre a qualidade metalúrgica das peças produzidas e do sobremetal necessário para usinagem por HSM/G. Para isso necessita-se controlar a qualidade do pó e os parâmetros de processo; ambos objetos de estudo neste projeto. Em termos de MA, dois processos serão tratados de forma particular neste estudo: Powder Bed Deposition-PBD e Direct Energy Deposition-DED. O primeiro trata de fundir camadas sequenciais do leito metálico com uso de laser e o segundo envolve o uso concomitante do laser e do pó injetado sobre a superfície da peça. Finalmente, o projeto pretende organizar as pesquisas para a execução de dois produtos particularmente importantes para o setor produtivo: ferramentas para moldagem por injeção de termoplásticos e palhetas de turbina para geração de energia, ambos obtidos pelo uso do PrH. Além de promover o avanço científico e a formação de recursos nesta importante e inovadora área da engenharia de fabricação, o projeto pretende avançar sobre a fabricação de partes reais, as quais possuem forte caráter inovador. Workshops anuais, envolvendo a equipe do Project e o setor produtivo, estão entre as metas previstas, assim como pedidos de patentes de possíveis novos processos, procedimentos e produtos. (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DE ANDRADE FERREIRA, CAROLINE CRISTINE; BRAGA, VAGNER; MOTA DE SIQUEIRA, RAFAEL HUMBERTO; DE CARVALHO, SHEILA MEDEIROS; FERNANDES DE LIMA, MILTON SERGIO. Laser beam welding of DP980 dual phase steel at high temperatures. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY, v. 124, APR 2020. Citações Web of Science: 0.

GONCALVES, THAIS SOARES; DE FARIA, GERALDO LUCIO; DE SIQUEIRA, RAFAEL HUMBERTO MOTA; DE LIMA, MILTON SERGIO FERNANDES. Weldability and mechanical behavior of laser-welded TRIP 750 steel sheets. INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, v. 107, n. 5-6 MAR 2020. Citações Web of Science: 0.

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RAQUEL ALVIM DE FIGUEIREDO MANSUR; CAROLINE CRISTINE DE ANDRADE FERREIRA; ISABELA ATÍLIO; SHEILA MEDEIROS DE CARVALHO; VAGNER BRAGA; RAFAEL HUMBERTO DE MOTA SIQUEIRA; MILTON SERGIO FERNANDES DE LIMA. A Comparative Study of Abbreviated Heat Treatments for SAE 4130 Steel After Laser Welding. MATERIALS RESEARCH-IBERO-AMERICAN JOURNAL OF MATERIALS, v. 23, n. 4, p. -, 2020. Citações Web of Science: 0.

SAKAMITI, GUILHERME PENNACHIN; MOTA DE SIQUEIRA, RAFAEL HUMBERTO; DE CARVALHO, SHEILA MEDEIROS; MEIRELES, JOAO BATISTA; FERNANDES DE LIMA, MILTON SERGIO. Weldability of a zirconium alloy comparing resistance and pulsed laser methods. NUCLEAR MATERIALS AND ENERGY, v. 20, AUG 2019. Citações Web of Science: 0.

LIMA, M. S. F.; CARVALHO, S. M.; SIQUEIRA, R. H. M.; CUNHA, M. C.; GONCALVES, C. M.; GODEFROID, L. B. Laser-induced heating for enhanced fatigue life of aerospace aluminum alloys. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 11 NOV 2018. Citações Web of Science: 0.