Dissertação

{en_GB=Experimental evaluation of 3D printing equipment for the production of large-scale metal parts through LPBF technology} {} EVALUATED

{pt=A crescente popularidade das tecnologias de fabrico aditivo deve-se ao facto de possibilitarem a produção de peças com geometrias complexas, impossíveis de obter através de fabrico convencional. No campo do fabrico aditivo de metais, uma das tecnologias mais utilizada é o Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Esta dissertação tem como objetivo principal a avaliação experimental de um equipamento de LPBF desenvolvido especificamente para o fabrico de peças metálicas de grandes dimensões. O trabalho consistiu na análise da influência dos parâmetros de fabrico (vector size, hatch spacing e atmosfera protetora) nas peças produzidas através deste equipamento. Para tal, foi efetuada uma revisão bibliográfica em torno da deposição de aço inoxidável AISI 316L através de LPBF, o que permitiu definir um intervalo de parâmetros para o fabrico de peças neste material com densidades relativas superiores a 99%. Após esta análise, foram fabricadas amostras com parâmetros de fabrico dentro deste intervalo e efetuada a medição da sua densidade através de duas técnicas: análise micrográfica e método de Arquimedes. Os resultados indicam que um aumento do vector size influencia negativamente a densidade. Além disso, uma atmosfera protetora de Azoto permite obter uma densidade relativa de 99.87%. Após este estudo, os parâmetros ótimos obtidos foram utilizados para o fabrico de uma peça de grandes dimensões, obtendo-se uma densidade relativa média de 99%. A integridade desta peça foi avaliada através de ensaios não destrutivos, destacando-se a técnica de ultrassons como a mais adequada para a avaliação de peças obtidas por LPBF. , en=Additive manufacturing technologies’ growing popularity is due to their ability to produce parts with complex geometries not achievable by conventional manufacturing. In metal additive manufacturing, one of the most widely used technologies is Laser Powder Bed Fusion (LPBF). This thesis focuses on the experimental evaluation of a LPBF machine specifically developed to produce large dimension metal parts. The developed worked consisted on the analysis of the influence of processing parameters (vector size, hatch spacing and gas atmosphere) on the parts produced by this equipment. For that purpose, a literature review was conducted on LPBF manufacturing of 316L stainless steel, which allowed defining a processing parameter range to achieve parts with relative densities above 99%. Following this review, samples were manufactured with processing parameters within the determined range and their density was measured through two different techniques: micrograph analysis and Archimedes method. The results show that an increase in vector size negatively influences part density. Moreover, a Nitrogen atmosphere allowed producing specimens with a relative density of 99.87%. Finally, the determined optimal processing parameters were used to manufacture a large dimension part, achieving an average relative density of 99%. The integrity of this part was evaluated through NDTs, with the ultrasound technique proving to be the most appropriate to evaluate LPBF produced parts. }
{pt=LPBF, Parâmetros de processamento, Densidade, Aço-inoxidável 316L, Peças de grandes dimensões, en=LPBF, Processing parameters, Density, 316L Stainless Steel, Large-dimension parts}

Novembro 27, 2019, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro da Fonseca Matos Pragana

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Docente

ORIENTADOR

Carlos Manuel Alves da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar