A cadeia de processos de fabrico aditivo-subtractivo (ASM) é crucial na produção de componentes fabricados aditivamente, uma vez que diferentes processos de pré e pós-tratamento podem influenciar significativamente as propriedades dos componentes. No âmbito do projecto de cooperação interempresarial “Ad-Proc-Add” da cluster mecatrónico ecoplus, cientistas da GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. investigaram as correlações entre os parâmetros do processo e as propriedades dos componentes em peças fabricadas por SLM e desenvolveram parâmetros de processo optimizados.
Os procedimentos de pré-tratamento e pós-tratamento, tais como os processos de tratamento térmico após o fabrico aditivo, a remoção de estruturas de suporte, os processos subtractivos para melhorar a funcionalidade da superfície e os procedimentos de acabamento para obter propriedades de superfície definidas, desempenham um papel crucial na funcionalidade final dos componentes. A coordenação cuidadosa destes processos pode influenciar significativamente as propriedades dos componentes. Especialmente em peças feitas de aço Maraging 1.2709, que é frequentemente utilizado no fabrico aditivo por SLM (Selective Laser Melting), as propriedades dependem em grande medida do controlo do processo, do tratamento térmico e da maquinação final. O tratamento térmico e os processos de pós-processamento conduzem a alterações significativas nas propriedades das peças e dos materiais, tais como tensões residuais e resistência.
No âmbito do projecto internacional “Ad-Proc-Add”, a equipa de investigação liderada pelo Dr. Heiko Frank da GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. examinou as etapas individuais do processo de fabrico aditivo, pré-tratamento, funcionalização e acabamento em vários materiais. As análises de diferentes tratamentos térmicos de peças fabricadas aditivamente em aço martensítico 1.2709 confirmaram a necessidade de um tratamento térmico para optimizar as propriedades da peça. Além disso, verificou-se que o tratamento térmico influencia não só a dureza e a tenacidade, mas também as propriedades de um revestimento subsequente.
Revestimento PVD em vez de tratamento térmico
As propriedades mecânicas do aço martensítico 1.2709 são influenciadas tanto pela direcção de construção como pelo tratamento térmico. As peças com uma direcção de construção de 0° em relação à placa de construção têm uma maior tenacidade de entalhe (entalhe paralelo à camada) do que aquelas com uma direcção de construção de 90°. Após o tratamento térmico, a dureza aumenta de 32-36 HRC para 51-52 HRC, enquanto a tenacidade do entalhe diminui de 44-60 J para 12-14 J, sem que a direcção de construção tenha uma influência significativa nestas propriedades.
Ao substituir o tratamento térmico habitual do material 1.2709 por um revestimento PVD (Physical Vapor Deposition), é possível obter uma dureza comparável, sendo necessária uma temperatura de deposição de cerca de 480 °C. A combinação do tratamento térmico e da deposição do revestimento não só permite a fixação de microestruturas semelhantes, como também melhora a resistência ao desgaste das peças revestidas. Estas propriedades permitem a utilização em áreas de aplicação comparáveis às dos componentes produzidos convencionalmente.
A investigação nesta área tem potencial para optimizar ainda mais a cadeia do processo aditivo-subtractivo e, assim, melhorar a qualidade e a funcionalidade dos componentes fabricados aditivamente. A equipa publicou os resultados como uma publicação de acesso livre, que está acessível aqui.
O relatório final do projecto pode ser obtido através do Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM) e. V.. Endereço postal: Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt am Main, Alemanha, Email: info@fkm-net.de, Telefone: +49 69 6603 1352.
Para mais informações, consulte o sítio Web do projecto: www.ad-proc-add.eu