A nanotecnologia associada ao fabrico aditivo de moldes para injeção termoplástica

Abstract

O termo manufatura aditiva representa um conjunto de tecnologias que possibilitam a obtenção de peças complexas, camada por camada. Especificamente, a Fusão Seletiva a Laser usa tecnologia laser para fundir sucessivas secções de camadas de pó para criar uma peça tridimensional. Nos últimos anos, a indústria de moldes tem recorrido a esta tecnologia para obter peças funcionais complexas, como é o caso de postiços de injeção com refrigeração otimizada, impossíveis de obter por processos tradicionais subtrativos. Dado o elevado interesse da indústria de moldes em produzir estes componentes, com elevado desempenho térmico, o processamento de novos materiais por SLM tem suscitado um grande interesse, nomeadamente o processamento de materiais nanocompósitos. No presente trabalho foram adquiridos conhecimentos relevantes sobre manufatura aditiva, manuseamento dos pós metálicos, formulação com nanopartículas por moagem de alta energia e funcionamento da máquina utilizada, etapas e parâmetros fundamentais à execução do processo de SLM para o processamento de um aço comercial Corrax reforçado com nanopartículas de nitreto de titânio (TiN). As peças obtidas demonstraram ser completamente densas (> 99.9%), no entanto, contrariamente ao esperado, os resultados obtidos permitiram verificar que a adição de 2% em peso destas nanopartículas não contribuiu para melhorias significativas, quer ao nível do desempenho térmico quer mecânico. Porém, estas potencializaram a qualidade da fluidez do pó. Face ao observado, um estudo mais aprofundado será necessário para entender as implicações com a adição destas, nomeadamente ao nível microestrutural.

The term Additive Manufacturing represents a set of technologies that make it possible to get complex parts, layer by layer. Specifically, powder-based technologies such as Selective Laser Fusing use a laser that fuses successive layers of powder to create a three-dimensional part. In recent years, the mold industry has used this technology to produce complex parts, such as injection inserts with optimized cooling, impossible to obtain by traditional subtractive processes. Due to the high interest of the mould industry in producing these components, with high thermal performance, the processing of new materials by SLM, namely the processing of nanocomposite materials has aroused great interest. In the present work, relevant knowledge on additive manufacturing, handling of metallic powders, nanocomposites obtained by high energy ball milling, how the machine used operates was acquired. Fundamental steps and parameters to the execution of SLM process for a Corrax steel reinforced with titanium nitride nanoparticles material processing were also studied. The executed parts proved to be completely dense (> 99.9%); however, unlike what was expected, the results obtained showed that the addition of 2% by weight of these nanoparticles did not contribute to relevant improvements, either in terms of thermal or mechanical performance. Nevertheless, the quality of the powder flowability was improved. Thus, a more in-depth study would be necessary to understand the consequences of the addition of these nanoparticles at the microstructural level.