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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2023.tde-07022024-123238
Documento
Autor
Nome completo
Leandro Cardoso da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Batalha, Gilmar Ferreira (Presidente)
Coelho, Rodrigo Santiago
Moreira, Luciano Pessanha
Neves, Maurício David Martins das
Pereira, Marcos Venicius Soares
 
Título em português
Fadiga de altíssimo ciclo para o Ti-6Al-4V grau 5 (reciclado) fabricado por manufatura aditiva.
Palavras-chave em português
Fadiga dos materiais
Manufatura aditiva
Pó reciclado
Ti6AI4V
UHCF
Resumo em português
Esta pesquisa de doutorado aborda os ensaios de fadiga em produtos estruturais, que são requisitos essenciais para validar sua viabilidade em diversas indústrias. O material estudado é o Titânio Ti-6Al-4V grau 5, amplamente utilizado em implantes médicos devido à sua alta biocompatibilidade e excelentes propriedades mecânicas, tornando-se atraente em setores como aviação, automobilística e marítima. A manufatura aditiva, uma tecnologia em ascensão, permite a produção de peças complexas através da adição sucessiva de camadas de material. No entanto, ainda há pouca pesquisa sobre a viabilidade da utilização de pó reciclado nesse processo, o que poderia reduzir custos e ser mais sustentável. Assim, esta pesquisa se propõe a estudar os efeitos da utilização de pó de Titânio Ti-6Al-4V grau 5 reciclado por até dez vezes, sem adição de pó virgem em sua composição, durante a manufatura aditiva. Os resultados indicam que as propriedades mecânicas do material degradam em aproximadamente 40% em comparação ao pó virgem. Além disso, nos ensaios de fadiga de altíssimo ciclo, verificou-se que a tensão para falha na direção Z de fabricação por manufatura aditiva PFB-EBM é igual ou superior a 245 MPa. Essa pesquisa contribui significativamente para o desenvolvimento sustentável da manufatura aditiva, pois mostra que é possível reciclar o pó de Titânio Ti-6Al-4V grau 5 e utilizá-lo na fabricação de novos produtos. Isso não apenas reduz custos, mas também beneficia o meio ambiente, evitando o descarte desnecessário de materiais. Portanto, os resultados obtidos nesta pesquisa destacam o potencial promissor da manufatura aditiva com pó reciclado, abrindo novas possibilidades para a indústria, especialmente em termos de sustentabilidade e responsabilidade ambiental.
 
Título em inglês
High cycle fatigue for Ti-6Al-4V grade 5 (recycled) manufactured by additive manufacturing.
Palavras-chave em inglês
Additive manufacturing
EBM
Fatigue
Recycled powder
Ti6AI4V
UHCF
Resumo em inglês
This doctoral research addresses fatigue testing in structural products, which is an essential requirement to validate their feasibility in various industries. The material under study is Titanium Ti-6Al-4V grade 5, widely used in medical implants due to its high biocompatibility and excellent mechanical properties, making it attractive in sectors such as aviation, automotive, and maritime. Additive manufacturing, a rapidly growing technology, allows the production of complex parts through the successive addition of material layers. However, there is still limited research on the feasibility of using recycled powder in this process, which could reduce costs and be more sustainable. Thus, this research aims to study the effects of using recycled Titanium Ti-6Al-4V grade 5 powder, for up to ten cycles, without the addition of virgin powder in its composition, during additive manufacturing. The results indicate that the mechanical properties of the material degrade by approximately 40% compared to virgin powder. Additionally, in high-cycle fatigue tests, it was found that the failure stress in the Z direction for additive manufacturing PFB-EBM is equal to or greater than 245 MPa. This research significantly contributes to the sustainable development of additive manufacturing, as it demonstrates the possibility of recycling Titanium Ti-6Al-4V grade 5 powder and using it in the production of new products. This not only reduces costs but also benefits the environment by avoiding unnecessary material disposal. Therefore, the results obtained in this research highlight the promising potential of additive manufacturing with recycled powder, opening new possibilities for the industry, particularly in terms of sustainability and environmental responsibility.
 
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Data de Publicação
2024-02-08
 
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