LPBF Flashcards
Como funcionam tecnologias de PBF?
Através da deposição de uma fina camada do material, na forma de pó, pela plataforma de construção e depois utilizando um feixe de energia que passa pelo componente, fundindo/sintetizando o pó onde quer que o laser o atinja o pó.
Como é produzido o componente?
A plataforma de construção desce (o laser mantém-se à mesma distância) e é espalhada a próxima camada de pó, e o processo de fusão é repetido, respeitando as informações do CAD para aquela camada, fundindo a camada atual, mas simultaneamente ligando-a à camada anterior. A repetição deste processo origina peças tridimensionais.
O componente será produzido pelo aquecimento, arrefecimento das zonas expostas, solidificando e deixando a camada de topo por baixo.
Que fenomenos possem ocorrer durante o processo?
O que permite controlo do laser e da exposição do material?
Variação dimensional compensada por o que?
Do que depende distorção?
O que permite estrutura de suporte?
O que afeta processo de sinterização?
contração e distorção–> já que o laser forma uma região, em redor do material solidificado, afetada pelo calor (curing area).
O controlo do laser e da exposição do material ao mesmo permite uma maior precisão dimensional.
No entanto, a variação dimensional é compensada por um deslocamento (offsetting) do feixe de laser.
A distorção depende da geometria da peça e do material utilizado e ocorre quando há diferenças térmicas significativas durante o processo de fabrico e depois durante o arrefecimento.
A estrutura de suporte, além da sua função primária, possibilita também a dispersão do calor das peças, evitando distorções.
O processo de sinterização pelo laser afeta as propriedades geométricas das peças, mas é possível obter um boa qualidade otimizando a sua geometria, posicionamento e orientação na câmara de fabrico, principalmente nas áreas críticas
Vantagens
- Densidade final próxima dos 99%.
- Possibilidade do uso de múltiplos laser. Desenvolvimento de laser de díodo;
- Adição de valor: estruturas leves, componentes multifunções, reduzir assemblagem e acrescentar valor.
Desvantagens
- Limitação do material para acomodar stress (→ uso de suportes e plataforma de construção);
- Microestruturas de não equilíbrio (colunares, texturizadas, anisotropia).
O que requer
Requer camara em vácuo e gás inerte (árgon ou azoto). Quando a camada está terminada, a plataforma de construção desce, e a próxima camada de pó metálico será revestido por cima.
Pós maiores correspondem a que tipo de rugosidade?
Maior rugosidade
Design para processos de PBF
O design é um desafio visto que é necessário haver modificação do design e desenvolvimento.
Independentemente do design e da forma, qualquer parte é adequada para ser desenhada e fabricada por manufatura aditiva.
DfAM é uma combinação de formas, tamanhos, meso estruturas geométricas (como por exemplo células lattice), composições de material e microestruturas.
Uma perspetiva inovativa e uma performance de produto melhorada requer: eficiência, individualização, design integrado, design com baixo peso.
Vantagens Design para PBF
- Comparativamente aos processos tradicionais, permite novas possibilidades e liberdade de design, possibilitando a produção de peças complexas a um custo inferior;
- Capacidade de produzir (quase) qualquer componente metálico;
- Produtos com maior funcionalidade, menores e mais leves;
- Aumenta a flexibilidade de fabrico de peças desenvolvidas;
- As peças móveis podem ser produzidas diretamente, evitando etapas de montagem;
- Reduz o tempo de espera para a disponibilidade de peças e reduz os níveis de stock;
! Supply chain ágil e flexível, reduzindo custos com armazenamento, transporte e falta de stock. - Diminui o desperdício de material devido à reutilização do pó;
- Reduz os custos gerais de produção devido à redução dos custos de materiais, montagem e complexidade;
- Produz peças com desempenho estrutural superior, maior confiabilidade e durabilidade.
Desvantagens PBF
- Comparativamente aos processos tradicionais, os componentes fabricados são anisotrópicos, têm uma qualidade inferior e pior acabamento superficial (rugosidade) e precisão dimensional;
- PBF (em metais) requer material de suporte para a transferência de calor e pode exigir um esforço considerável para o remover;
- Tecnologia recente, que traz novas abordagens e exige novos paradigmas;
- Mudança de paradigma no design (Falta de orientação para DfAM);
- Altos custos de produção de peças devido à baixa velocidade e custo de matéria-prima;
O tempo de processamento atual ainda é insuficiente (em alguns casos, 10x superior); - Repetibilidade e ineficiências do processo;
- Processo de produção descontínuo (sistemas não integrados impedem economias de escala);
- Tamanho do componente limitado pelo tamanho da câmara do equipamento;
- A exigência de pós-processamento diminui a competitividade do processo;
- O investimento inicial ainda é caro atualmente; → A competição de mercado deverá reduzir os preços
- Os lasers também terão de ser mais desenvolvidos, em termos de potência e precisão para permitir processos de sinterização mais eficientes;
- Falta de certificação, regulamentação e segurança.
O que é VED?
O que influencia?
O que origina um VED ótimo?
O que afetam os parametros?
- VED, a energia fornecida por unidade de volume
Influencia o comportamento da fusão, microestrutura e propriedades mecânicas. influenciando a qualidade da peça.
- A manutenção de um VED ótimo evita defeitos de
keyhole - Os parâmetros afectam as propriedades mecânicas
como a resistência à tração, a dureza e a vida à fadiga.
O que gera um VED alto e um VED extremamente alto?
O VED é um fator crucial na LPBF, influenciando diretamente
influenciando diretamente a qualidade da peça.
Um VED elevado resulta em
peças densas com porosidade mínima,
aumentando a resistência e a durabilidade.
No entanto, um VED excessivamente elevado pode levar a
defeitos de buraco de fechadura, causando bolsas de gás
de gás e aumento da porosidade.
Em contraste, um VED baixo resulta em fusão incompleta
fusão incompleta e fraca ligação, levando a defeitos
O que faz VED alto no modo de LPBF?
Keyhole effects
High VED shifts LPBF from conduction to keyhole mode, creating a deep melt pool
.
Aumento da porosidade, superfícies rugosas
e alterações na microestrutura
.
Como controlar VED e efeito do controlo
- Potência do laser: Uma potência laser elevada pode exceder os limites de vaporização limiares de vaporização, criando um buraco de fechadura profundo e aumentar o risco de gases presos e porosidade
- Velocidade de varrimento
: As velocidades de varrimento mais baixas aumentam a energia, tornando mais provável a formação de buracos de fechadura. Velocidades de varrimento podem reduzir o keyhole, mas podem levar a fusão insuficiente . - Foco do laser e tamanho do ponto:
Um feixe bem focado
(pequeno tamanho do ponto) fornece uma energia mais concentrada, aumentando a probabilidade de formação de keyhole
. - A monitorização avançada ajuda a ajustar o VED em tempo real
-tempo real,
mantendo a qualidade ao minimizar a
formação de keyhole
