ADAM – ME4 – Previsão numérica e avaliação experimental de tensões residuais e distorções no processo L-PBF

Linha de pesquisa: ADAM - Projeto Avançado para Manufatura Aditiva Metálica
Título: ADAM – ME4 – Previsão numérica e avaliação experimental de tensões residuais e distorções no processo L-PBF
Orientador: Prof. Rafael T. L. Ferreira
Co-Orientador: -
Duração: 24 meses
Número de vagas: 1 vaga(s)
Data limite para inscrição: 05/04/2024
Formação esperada: Engenheiro Mecânico ou de Produção
Idiomas: -
Obrigatório processo de seleção / aprovação pelo ITA e inscrição no Programa de Pós-Graduação: Sim
Expectativa de início das atividades: 04/03/2024

Escopo

O aluno será responsável pelo desenvolvimento de uma metodologia para previsão numérica e avaliação experimental de tensões térmicas residuais e distorções em peças aeroespaciais produzidas por manufatura aditiva (AM), baseado no processo Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). As tensões térmicas residuais (Casavola et al., 2008; Cao et al., 2016) surgem na AM devido à natureza aditiva dos processos nos quais o material de base muda seu estado (por exemplo, sólido para fundido para sólido) de maneira local, sob gradientes de temperatura: geralmente, sempre há material em diferentes estados nas proximidades do ponto onde o processo está atuando localmente. Isso leva a solidificações pontuais diferentes no tempo, que restringem deformações de forma diferente em porções de material, levando a tensões residuais térmicas no produto solidificado final (Macedo et al., 2019). Tais tensões podem ser muito altas, e. a ponto de causar trincas e outros fenômenos de falha mesmo durante a produção da peça, e são comumente prejudiciais à resistência das peças. A distorção da forma (Dunbar et al., 2016a; Dunbar et al., 2016b) pode ser vista como um efeito global nas dimensões das peças produzidas, causado por deformações residuais locais acumuladas durante a produção por AM, que torna um componente não útil para os propósitos projetados . Os parâmetros do processo que influenciam as tensões térmicas residuais e a distorção são aqueles que influenciam a mudança pontual do estado do material, como: densidade de potência da fonte de calor e tamanho da ação, velocidades de deslocamento da fonte de calor e padrão de varredura, temperatura da câmara de impressão, características termomecânicas da matéria-prima, entre outros ( Luo e Zhao, 2018). Para este trabalho, os resultados esperados são entender as tensões residuais térmicas e a formação de distorções em componentes aeroespaciais produzidos pelo processo L-PBF, e propor metodologias de projeto que as mitiguem a fim de obter peças funcionais de melhor desempenho, com base em simulações numéricas e dados experimentais. A matéria-prima de interesse é a liga Ti6Al4V (Kapoor et al., 2018; Cao et al., 2016), adequada para aplicações aeroespaciais. Um desafio particular é a definição da metodologia experimental mais adequada para medir tensões residuais (Casavola et al., 2008; Kruth et al., 2016; Cao et al., 2016; An et al., 2017), que deve ser capaz de para fornecer dados que auxiliam na modelagem numérica e na prevenção de falhas de peças. O aluno desenvolverá também atividades de gestão técnica dos pacotes de trabalho envolvidos no seu projeto, auxiliando este coordenador da proposta na gestão das atividades experimentais relacionadas com o desenvolvimento da proposta de projeto e metodologia de avaliação.

Objetivos

Desenvolvimento de metodologia para previsão de tensões residuais e distorções em processos de manufatura aditiva metálica para aplicações aeroespaciais, baseada em simulações numéricas e experimentos, considerando o processo L-PBF. Orientação técnica da equipe em atividades relacionadas a experimentos numéricos e ensaios mecânicos.

Resultados Esperados

Em componentes aeroespaciais produzidos pelo processo L-PBF, compreender tensões residuais térmicas e formação de distorções, e propor metodologias de projeto que as mitiguem, a fim de obter peças funcionais de melhor desempenho, com base em simulações numéricas e experimentos. É necessário orientar a equipe nas atividades relacionadas a experimentos mecânicos e numéricos.

Informações adicionais

A bolsa ADAM-ME4 terá o valor de referência FAPESP (https://fapesp.br/valores/bolsasnopais), para 40 horas pelo período de 24 meses. O(a) bolsista deverá ter uma dedicação em tempo integral. Benefícios adicionais possíveis. O trabalho deve ser exercido presencialmente. Local: FLYMOV - Centro de Inovação ITA, Prédio E-024 Endereço: Praça Marechal Eduardo Gomes, 50 - Vila das Acácias, São José dos Campos - SP - CEP: 12228-900.

Para candidatar-se

Para candidatar-se, favor enviar CV, preferencialmente formato Lattes, carta de motivação e uma carta de recomendação
rthiago@ita.br