Linha de pesquisa: ADAM - Projeto Avançado para Manufatura Aditiva Metálica
Título: ADAM-PD1 – Design para manufatura aditiva: integração de procedimentos e ferramentas de simulação
Orientador: Alfredo Rocha de Faria
Co-Orientador: -
Duração: 48 meses
Número de vagas: 1 vaga(s)
Data limite para inscrição: 31/10/2023
Formação esperada: -
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

É reconhecido que a fabricação aditiva de componentes de metais leves tem grande potencial, principalmente no setor aeroespacial. Os desafios para o cumprimento completo desse potencial são a relativa imaturidade da tecnologia, sua fragmentação e a necessidade de metodologias e estratégias de fabricação mais eficazes (Hopkinson et al., 2006; Mumtaz et al., 2010; Klingbeil et al., 2004) . Esses obstáculos ainda impedem um uso mais amplo da manufatura aditiva em aplicações práticas. A fim de contornar esses obstáculos, este projeto de pós-doutorado propõe um projeto de peças leves de metal (liga Ti-6Al-4V) de manufatura aditiva (DfAM) com base nos processos Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) e acessórios. O plano de projeto geral contempla: funcionalidades das peças, seleção de matéria-prima, procedimentos de otimização de topologia, configuração de superfícies funcionais e etapas de construção, modelagem tridimensional, avaliação da integridade da estrutura, prototipagem e melhores práticas voltadas para a tomada de decisão. Com base nos requisitos de um componente típico de aeronave, são avaliadas as características dos materiais, selecionados os parâmetros do L-PBF, avaliado o tratamento térmico e o acabamento superficial, tudo de acordo com as normas técnicas disponíveis e respeitadas pela indústria aeroespacial. Os componentes estruturais feitos de titânio são projetados e fabricados para verificar a eficácia do DfAM. Componentes otimizados para peso mínimo que satisfazem suavidade e uniformidade são obtidos e fabricados. Espera-se uma economia de pelo menos 30% na massa estrutural. O DfAM também deve permitir know-how na otimização de estruturas de suporte frequentemente necessárias durante a fabricação de L-PBF, minimização simultânea do tempo de fabricação e alívio de distorções indesejáveis ​​no produto final. Todas essas conquistas são alcançadas com o apoio de simulações numéricas para prever distribuições de tensões residuais e distorções após o processo de fabricação do L-PBF.

Para além das tarefas técnicas anteriormente descritas, o investigador irá desenvolver atividades de gestão auxiliando na coordenação de investigações numéricas e experimentais relativas a simulações computacionais, DfAM, pós-processamento e inspeção. O pesquisador participará da seleção dos componentes estruturais que serão fabricados através do L-PBF. É responsabilidade do pesquisador, juntamente com o coordenador principal, co-liderar e orientar o projeto, planejar cronogramas de fabricação e inspeção, bem como realizar simulações termomecânicas usando FEM que auxiliem o projeto e a tomada de decisão através da previsão de distorções e tensões residuais ao longo da cadeia de fabricação. As fases do processo de fabricação do L-PBF incluem ciclo de tratamento térmico, usinagem e inspeção, levando em consideração requisitos de projeto e componentes estruturais para aplicações aeroespaciais. Além das simulações numéricas, o pesquisador também estará envolvido com as atividades experimentais, acompanhamentos e documentação das etapas de fabricação, pós-processamento e inspeções, bem como as análises dos resultados para futura comparação com resultados numéricos e desempenho avaliação das peças fabricadas pela AM.


Objetivos

Os principais objetivos são: (i) desenvolvimento do DfAM aplicável a componentes estruturais aeronáuticos típicos que serão fabricados por manufatura aditiva, (ii) planejamento do cronograma de fabricação usando L-PBF, pós-processamento e inspeção, (iii) criação e execução de modelos numéricos para prever distorções e tensões residuais ao longo da cadeia AM metálica de geometrias complexas em componentes aeroespaciais. Dentre essas atividades pode-se citar ciclo de tratamento térmico, usinagem por eletroerosão (EDM) a fio e processos convencionais de usinagem. Os resultados numéricos serão confrontados com os resultados experimentais obtidos nas inspeções ao longo da cadeia de processamento. O desempenho da peça estrutural fabricada por AM no contexto de aplicações aeroespaciais também deve ser analisado. Deve ser elaborado um guia de boas práticas para AM, relatando limitações e possíveis melhorias do planejamento do cronograma.


Resultados Esperados

(i) desenvolvimento do DfAM aplicável a componentes estruturais aeronáuticos típicos que serão fabricados por manufatura aditiva, (ii) planejamento do cronograma de fabricação utilizando L-PBF, pós-processamento e inspeção, (iii) criação e execução de modelos numéricos para prever distorções e tensões residuais ao longo da cadeia AM metálica de geometrias complexas em componentes aeroespaciais. Dentre essas atividades pode-se citar ciclo de tratamento térmico, usinagem por eletroerosão (EDM) a fio e processos convencionais de usinagem. Os resultados numéricos serão confrontados com os resultados experimentais obtidos nas inspeções ao longo da cadeia de processamento. O desempenho da peça estrutural fabricada por AM no contexto de aplicações aeroespaciais também deve ser analisado. Deve ser elaborado um guia de boas práticas para AM, relatando limitações e possíveis melhorias do planejamento do cronograma.


Informações adicionais

A bolsa ADAM-PD1 terá o valor de referência FAPESP (https://fapesp.br/valores/bolsasnopais), para 40 horas pelo período de 48 meses. O(a) bolsista deverá ter uma dedicação em tempo integral. O trabalho deve ser exercido presencialmente. Benefícios adicionais possíveis. 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
arfaria@ccm-ita.org.br