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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37653| Título: | Efeito da sobreposição entre ilhas da estratégia tabuleiro de xadrez na porosidade do AISI 316L processado por fusão em leito de pó a laser |
| Título(s) alternativo(s): | Effect of overlapping between islands of chessboard strategy on the porosity of AISI 316L steel in the laser powder bed fusion process |
| Autor(es): | Machado, Maicow Roney Fiedler da Costa |
| Orientador(es): | Volpato, Neri |
| Palavras-chave: | Manufatura aditiva Aço inoxidável Porosidade Processos de fabricação Impressão tridimensional Additive manufacturing Steel, Stainless Porosity Manufacturing processes Three-dimensional printing |
| Data do documento: | 29-Abr-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MACHADO, Maicow Roney Fiedler da Costa. Efeito da sobreposição entre ilhas da estratégia tabuleiro de xadrez na porosidade do AISI 316L processado por fusão em leito de pó a laser. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | Com o aumento da adoção da manufatura aditiva (AM) devido à possibilidade de fabricar peças complexas, observa-se uma crescente atenção às propriedades mecânicas dos materiais processados. Esse foco é fundamental para que a AM possa competir com os materiais obtidos por processos convencionais. A fusão em leito de pó a laser (L-PBF) é uma das principais tecnologias de AM para processar o pó de AISI 316L, um material amplamente utilizado e de interesse nesta pesquisa. Nesse processo, verificou-se que o principal defeito que influencia as propriedades do material é a porosidade. Uma estratégia de varredura a laser bastante comum no processo de L-PBF é a chamada “tabuleiro de xadrez”, na qual a área de uma camada a ser processada é dividida em pequenos quadrados (ilhas). Essa técnica ajuda a reduzir as tensões internas ao encurtar os vetores de varredura do laser nas ilhas. No entanto, ela pode agravar a porosidade, especialmente nas regiões de encontro entre as ilhas. Uma solução para reduzir esse problema é planejar o deslocamento do tabuleiro de xadrez nas direções X e Y entre as camadas. Contudo, a alternativa de sobreposição entre as ilhas na mesma camada, foi pouco estudada. Diante disso, este trabalho tem como objetivo avaliar a porosidade correlacionada com os parâmetros de sobreposição de varredura do laser entre as ilhas na mesma camada, além de analisar o efeito conjugado com o deslocamento do tabuleiro entre as camadas. Corpos de prova foram impressos com diferentes valores de sobreposição, aplicando ou não o deslocamento entre camadas, e a porosidade foi analisada por meio de micrografia de imagem. Os resultados mostraram uma relação clara entre a sobreposição de ilhas e a porosidade. Verificou-se que uma sobreposição de 135% normalizou a porosidade na região entre as ilhas em relação às outras áreas, demostrando ser um valor apropriado para esse parâmetro. Além disso, observou-se que o deslocamento do tabuleiro também contribuiu para a redução da porosidade, e a combinação dessas duas estratégias apresentaram os menores valores de porosidade na estratégia de tabuleiro de xadrez no processo de L-PBF. |
| Abstract: | With the increasing adoption of additive manufacturing (AM) due to the simplification of production steps and the possibility of manufacturing complex parts, there is growing attention to the mechanical properties of processed materials. This focus is essential for AM to effectively compete with materials obtained through conventional processes. Laser powder bed fusion (L-PBF) is one of the main AM technologies for processing AISI 316L powder, a widely used material and of interest in this research. In this process, it was found that the primary defect influencing the material’s properties is porosity. A common laser scanning strategy in L-PBF is the so-called “chessboard” strategy, in which the area of a layer to be processed is divided into small squares (islands). This technique helps reduce internal stresses by shortening the laser paths on the islands. However, it can exacerbate porosity, especially in the regions where the islands meet. A solution suggested in the literature to mitigate this problem is shifting the chessboard in the X and Y directions. However, the effect of the overlap between islands in the same layer, both with and without layer-to-layer shifting, has been little studied in relation to porosity in this strategy. Therefore, this work aims to evaluate the porosity correlated with the laser scanning overlap parameters between islands in the same layer, as well as to analyze the effect of chessboard shifting between layers. Test specimens were printed with different overlap values, with or without layer shifting, and porosity was analyzed through image micrography. The results showed a clear relationship between island overlap and porosity. It was found that a 135% overlap normalized the porosity in the region between islands compared to other areas, demonstrating that this is an interesting value for this parameter. Additionally, it was observed that chessboard shifting also contributed to reducing porosity, and the combination of these two strategies presented the lowest porosity levels in the chessboard strategy within the L-PBF process. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37653 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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