Avaliação de ferramentas de simulação para o processo L-PBF

• Processo: 24/21877-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Alfredo Rocha de Faria
• Beneficiário: Luis Henrique Rigon
• Instituição Sede: Divisão de Engenharia Mecânica (IEM). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Empresa: Ministério da Defesa (Brasil). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Divisão de Engenharia Mecânica (IEM)
• Vinculado ao auxílio: 21/11258-5 - Centro de Pesquisa em Engenharia para a Mobilidade Aérea do Futuro (CPE-MAF), AP.PCPE
• Assunto(s): Simulação numérica Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Additive Manufacturing | laser powder bed fusion | Numerical Simulation | Manufatura aditiva

Resumo

Tensões e deformações térmicas residuais surgem na Manufatura Aditiva (MA) devido à natureza aditiva dos processos em que o material de base muda de estado (por exemplo, sólido para fundido para sólido) de forma local, sob gradientes de temperatura. Tensões térmicas residuais podem causar falha prematura e distorção de forma em peças MA, o que deve ser evitado. Neste projeto, serão avaliadas ferramentas de simulação de elementos finitos para o processo laser powder bed fusion. O objetivo é a previsão de tensões térmicas residuais e distorções em componentes aeroespaciais produzidos por manufatura aditiva. Existem softwares comerciais que simulam processos MA como Ansys, Simufact e Netfabb. Devido à natureza incremental dos processos simulados, em que tanto o estado do material quanto a fonte de calor precisam ser atualizados em várias etapas, muitas iterações de análise podem ser necessárias para estimar as quantidades desejadas, o que é um grande problema em termos de custo computacional. Neste trabalho, os resultados esperados são avaliações claras sobre as vantagens e desvantagens de cada estratégia de simulação avaliada, com atenção especial para possíveis simplificações de modelos/hipóteses que possam trazer ganhos em termos de economia de esforço computacional.