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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2023.tde-05052023-154458
Documento
Autor
Nome completo
Thiago Calabreze de Azevedo
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2023
Orientador
Banca examinadora
Fortulan, Carlos Alberto (Presidente)
Araujo, Luis Antonio Oliveira
Sanchez, Luiz Eduardo de Angelo
Título em português
Estudo do efeito da variação da potência da energia laser em manufatura aditiva direta em alumina e mulita eletrofundidas
Palavras-chave em português
alumina
LENS
manufatura aditiva direta
mulita
potência de laser
Resumo em português
Nas últimas décadas, diversos estudos têm sido realizados com o intuito de viabilizar a fabricação de peças por manufatura aditiva em ambientes laboratoriais e industriais devido às vantagens inerentes deste processo em relação aos processos tradicionais de manufatura, onde destacam-se a redução de custo e desperdício de material, capacidade de fabricação de peças com geometria complexa sem necessidade de pós-processamento e rápida fabricação de protótipos ou peças com baixa escala de produção. Todavia, o campo de estudo de manufatura aditiva de materiais cerâmicos ainda apresenta grandes desafios para viabilizar a ampla utilização do processo em produção de peças comerciais, sendo difícil fabricar diretamente peças cerâmicas com alta previsibilidade geométrica e controle de falhas internas. Contribuindo com o avanço desta área, propõe-se o estudo preliminar do processo de manufatura aditiva direta por laser engineered net shaping (LENS) na fabricação de corpos de prova em alumina e mulita eletrofundidas, variando o parâmetro de potência do feixe de laser do equipamento de fabricação e a composição química do material através da adição de material aglutinante, a fim de otimizar as propriedades de microdureza, densidade e resistência à flexão. Os corpos de prova obtidos foram analisados quanto a algumas propriedades mecânicas e estruturais pela submissão a ensaios de microscopia ótica e eletrônica, difração em raios-X, ensaio de microdureza, densidade e resistência a flexão em três pontos. Os resultados de densidade relativa e dureza obtidas são considerados satisfatórios, sendo possível obter cordões de mulita com 93% de densidade relativa e dureza máxima de 1670 microdureza Vickers, resultado equivalente aos dados publicados para o mesmo material produzido por meio de processos de fabricação convencionais.
Título em inglês
Study of the effect of the variation of laser power energy in direct additive manufacturing in alumina and electrofused mullite
Palavras-chave em inglês
alumina
direct additive manufacturing
laser power
LENS
mullite
Resumo em inglês
In recent decades, several studies have been carried out with the aim of making the additive manufacturing feasible in laboratory and industrial environments due to the inherent advantages of this process in relation to traditional manufacturing processes, in which stand out the cost reduction, waste of materials' minimization and ability to manufacture parts with complex geometry without the need for post-processing and manufacture of prototypes or parts with low production scale. However, the field of study of additive manufacturing of ceramic materials still presents great challenges to enable the widespread use of the process in the production of commercial parts, making it difficult to manufacture ceramic parts with high geometric predictability and control of flaws. Contributing to the advancement of this area, we propose a preliminary study of the direct additive manufacturing process by laser engineered net shaping (LENS) in alumina and electrofused mullite, varying the laser beam power of the manufacturing equipment and the chemical composition of the material through the addition of binder materials, in order to optimize the properties of flexural strength, micro-hardness and density. The final piece will be subjected to optical and electronic microscopy, X-ray diffraction, three-point flexural strength, micro-hardness and density tests, for analysis of mechanical and structural properties. The results of relative density and hardness obtained are considered satisfactory, being possible to obtain mullite cords with 93% relative density and maximum hardness of 1670 Vickers microhardness, a result equivalent to published data for the same material produced through conventional manufacturing processes.
 
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Data de Publicação
2023-05-05
 
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