Estudo do processo aditivo Binder Jetting no fabrico de peças metálicas

Abstract

Considerado um dos pilares da Indústria 4.0, o fabrico aditivo está certamente evoluindo muito rapidamente, com cada vez mais tecnologias desenvolvidas e mais materiais aplicados à esta área de produção, de maneira que já é possível se ter equipamentos (máquinas) de “secretária” inclusive. Porém com este crescimento e pela capacidade associada a este tipo de processos torna-se extremamente importante melhorar estes processos para que possam responder quantitativamente e qualitativamente as necessidades do mercado. O presente trabalho pretendeu contribuir para a melhoria do processo de binder jetting de metal por meio da simulação do processo de fabrico de uma peça proposta, usando o software Simufact e pelo fabrico da peça, sua inspeção metrológica e posterior análise dos resultados. Fizeram-se simulações para diferentes valores de tamanho do pó e de densidade da peça verde para avaliar o impacto destes sobre a qualidade da peça final. As peças foram produzidas em aço 17 – 4PH usando uma máquina Shop System. As medições para a análise dimensional foram feitas com um paquímetro digital, já para análise geométrica foram efetuadas medições numa CMM. As simulações revelaram erros menores para maiores tamanhos de grânulos e para também maiores densidades da peça verde. Já a inspeção da peça produzida expôs uma maior imprecisão dimensional em X e menor em Z. Mostrou ainda existir, para um mesmo elemento da peça, uma relação entre a razão das dimensões medidas e a razão dos desvios obtidos. Os resultados também mostraram que as peças A e C são as que tiveram melhor qualidade final, estas apresentaram menores desvios dimensionais e geométricos em relação ao modelo proposto. Os graus de tolerâncias mais altos destas peças foram de IT15 e IT14 para a peça C e a peça A respetivamente.

Stated as one of the pillars of Industry 4.0, additive manufacturing is certainly evolving very quickly, with more and more technologies being developed and more materials being applied to this production area, and it is already possible to have “desk” equipment (machines) included. However, with this growth and the capacity associated with this type of processes, it is extremely important to improve these processes so that they can respond quantitatively and qualitatively to market needs. The present work intended to contribute to the improvement of the metal binder jetting process by simulating the manufacturing process of a proposed part, using the Simufact software and by manufacturing the part, its metrological inspection and subsequent analysis of the results. Simulations were carried out for different values of powder size and density of the green part to assess their impact on the quality of the final part. The parts were produced in 17 – 4PH steel using a Shop System machine. The measurements for the dimensional analysis were made with a digital pachymeter, while for the geometric analysis, measurements were made on a CMM. The simulations revealed smaller errors for larger granule sizes and also for larger green part densities. The inspection of the produced part, on the other hand, exposed greater dimensional inaccuracy in X and less in Z. It also showed that, for the same element of the part, there is still a relationship between the ratio of the measured dimensions and the ratio of the deviations obtained. The results also showed that parts A and C are the ones with the best final quality, they presented smaller dimensional and geometric deviations in relation to the proposed model. The highest tolerance grades of these parts were IT15 and IT14 for part C and part A respectively.