Manufatura aditiva LPBF em moldes de injeção de alumínio: produtividade, aumento da vida útil, viabilidade do uso da tecnologia

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Lima, Marcelo José de
Orientador(a): Biehl, Luciano Volcanoglo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Manufatura aditiva
Moldes de injeção de alumínio
Canais conformados
Revestimento PVD
DIN 1.2709
Produtividade
Desempenho de moldes
Additive manufacturing
Aluminum injection molds
Conformal channels
PVD coating
Productivity
Mold performance
Link de acesso: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12726
Resumo: Dissertação (mestrado)
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spelling Lima, Marcelo José deBiehl, Luciano Volcanoglo2025-04-25T19:47:33Z2025-04-25T19:47:33Z2025LIMA, Marcelo José de. Manufatura aditiva LPBF em moldes de injeção de alumínio: produtividade, aumento da vida útil, viabilidade do uso da tecnologia. 2025. 103f. Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2025.https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12726Dissertação (mestrado)A presente dissertação "Manufatura Aditiva para a Fabricação de Componentes de Moldes de Injeção de Alumínio Sob Pressão" investiga o uso da manufatura aditiva (MA) como alternativa aos métodos convencionais na produção de componentes de moldes para injeção de alumínio. No contexto da indústria de moldes, o controle térmico eficiente é crucial para garantir a qualidade das peças e a durabilidade dos moldes. Contudo, as técnicas tradicionais de usinagem apresentam limitações, especialmente na criação de canais de refrigeração complexos, o que gera áreas quentes nos moldes, acelera o desgaste e reduz sua vida útil. O objetivo da pesquisa é avaliar a aplicabilidade da manufatura aditiva na fabricação de componentes de moldes, com foco em melhorias no desempenho térmico e na durabilidade. A dissertação busca analisar como a MA pode superar as restrições geométricas dos canais de refrigeração convencionais, melhorar o controle térmico e aumentar a produtividade no processo de injeção de alumínio. A metodologia adotada envolve a fabricação de componentes utilizando o aço ferramenta DIN 1.2709 por MA, comparando seu desempenho com os aços DIN 1.2344 e DIN 1.2367, comuns nos processos convencionais. Foram realizados testes experimentais para avaliar as propriedades térmicas e mecânicas dos materiais em condições similares às de aplicação industrial. O estudo também incluiu a aplicação de revestimentos PVD (deposição física de vapor) nos componentes fabricados por MA, visando aumentar sua resistência ao desgaste. Por fim, foram otimizados canais de refrigeração conformados nos moldes para maximizar a eficiência na dissipação térmica. Os principais resultados indicam que os componentes produzidos por MA, com canais de refrigeração otimizados e revestimentos PVD, apresentaram maior eficiência térmica, com redução significativa das áreas quentes e do tempo de resfriamento nos ciclos de injeção. Essa otimização contribuiu para o aumento da vida útil dos moldes e a redução da frequência de manutenção. A análise econômica realizada demonstrou que, apesar do maior custo inicial das peças produzidas por MA, os ganhos em produtividade e a maior durabilidade dos moldes resultam em economia ao longo do ciclo de vida do produto.The present dissertation, "Additive Manufacturing for the Production of Components for Aluminum Die Casting Molds," investigates the use of additive manufacturing (AM) as an alternative to conventional methods in the production of mold components for aluminum injection molding. In the mold industry context, efficient thermal control is crucial to ensure part quality and mold durability. However, traditional machining techniques present limitations, especially in the creation of complex cooling channels, which lead to hot spots in the molds, accelerating wear and reducing service life. The objective of this research is to assess the applicability of additive manufacturing in producing mold components, focusing on improvements in thermal performance and durability. The dissertation aim to analyze how AM can overcome the geometric restrictions of conventional cooling channels, enhance thermal control, and increase productivity in the aluminum injection molding process. The adopted methodology involved manufacturing components using DIN 1.2709 tool steel through AM, comparing its performance to conventional steels such as DIN 1.2344 and DIN 1.2367. Experimental tests were conducted to evaluate the thermal and mechanical properties of these materials under conditions similar to industrial applications. The study also included the application of PVD (Physical Vapor Deposition) coatings on AM-produced components to enhance their wear resistance. Finally, conformal cooling channels were optimized in the molds to maximize heat dissipation efficiency. The main results indicate that components produced by AM, with optimized cooling channels and PVD coatings, demonstrated greater thermal efficiency, significantly reducing hot spots and cooling times during injection cycles. This optimization contributed to extending the service life of the molds and reducing maintenance frequency. The economic analysis showed that, despite the higher initial cost of AM-produced parts, productivity gains and increased mold durability result in cost savings over the product’s life cycle.porManufatura aditivaMoldes de injeção de alumínioCanais conformadosRevestimento PVDDIN 1.2709ProdutividadeDesempenho de moldesAdditive manufacturingAluminum injection moldsConformal channelsPVD coatingProductivityMold performanceManufatura aditiva LPBF em moldes de injeção de alumínio: produtividade, aumento da vida útil, viabilidade do uso da tecnologiainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FURG (RI FURG)instname:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)instacron:FURGORIGINALMarcelo José de Lima.pdfMarcelo José de Lima.pdfDissertação (mestrado)application/pdf21759536https://repositorio.furg.br/bitstreams/03624ce4-c218-48e0-bb9b-b84519cc2124/downloade4ac2657d4c22eeb6a3c575ee6673f38MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.furg.br/bitstreams/94eb2083-2d8e-486b-8fa9-c785cb35173b/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52falseAnonymousREADTEXTMarcelo José de Lima.pdf.txtMarcelo José de Lima.pdf.txtExtracted texttext/plain2039https://repositorio.furg.br/bitstreams/08a96bb8-608c-499c-bd3d-efe275b7c607/downloadab4a4598ae8fa22d3b9ba0d5bebf465cMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILMarcelo José de Lima.pdf.jpgMarcelo José de Lima.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2618https://repositorio.furg.br/bitstreams/3b18df07-5d9d-4612-8096-a266d2e3cd2e/downloadde2c1ccd76b02cd64f80e5e85e6d8388MD54falseAnonymousREAD123456789/127262025-12-10 00:16:22.3open.accessoai:repositorio.furg.br:123456789/12726https://repositorio.furg.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.furg.br/oai/request || http://200.19.254.174/oai/requestrepositorio@furg.br||sib.bdtd@furg.bropendoar:2025-12-10T03:16:22Repositório Institucional da FURG (RI FURG) - Universidade Federal do Rio Grande (FURG)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