Produção de ferramentais por manufatura aditiva pelo processo de modelagem por deposição fundida

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Verissimo, Wellington Bazarim
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35564
Resumo: Additive Manufacturing (AM) plays an essential role as an alternative to conventional methods, making various production processes possible and enabling customized parts widely used today. In this context, AM is a high-potential technology that can replace conventional tooling processes in metallic and non-metallic materials manufactured by conventional methods. It also offers economic and technical advantages, especially in producing prototypes on an industrial scale. This dissertation presents three articles on applying Additive Manufacturing - Fused Deposition Modeling (FDM) for tooling. The first article presents a systematic literature review (SLR) on using AM in manufacturing tooling, fixtures, and jigs for industrial manufacturing processes. The second article presents a comparative study of the cost, manufacturing time and specific tooling mass produced in ABS-M30, using 3D printing, compared to the conventional machining 6061-T6 aluminum alloy. The third article presents a framework for manufacturing tooling using the high-performance polymer material Polyetherimide (PEI) Ultem 9085. The results of the first article highlight the need to evaluate different types of materials in manufacturing tooling, devices and jigs by Additive Manufacturing compared to conventional methods. This work highlighted the need to validate the technology in industrial segments that still need to be studied, as the selected works show relevance, based on the citations found, generating research opportunities in this specific manufacturing area. The result of the second article compares the Additive Manufacturing method with the conventional method, relating cost, manufacturing time and specific mass. The result of the third article was the validation of a framework for manufacturing tooling in the aeronautical segment using the high-performance polymer Ultem 9085. The framework developed for tooling production proved effective in replacing conventional 6061-T6 aluminum tooling with the Additive Manufacturing - FDM solution. The results indicate that using AM significantly benefits lightness, structural performance, and manufacturing time. However, to guarantee the precision and suitability of the parts produced, the technical requirements of the 3D printing equipment must be fully aligned with the tooling's Geometry and Dimensional Tolerance (GD&T) requirements. This technical alignment between Additive Manufacturing and GD&T is essential to guarantee reliability, repeatability and viability in using Additive Manufacturing solutions in the aeronautical sector and other highly demanding industries.
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This dissertation presents three articles on applying Additive Manufacturing - Fused Deposition Modeling (FDM) for tooling. The first article presents a systematic literature review (SLR) on using AM in manufacturing tooling, fixtures, and jigs for industrial manufacturing processes. The second article presents a comparative study of the cost, manufacturing time and specific tooling mass produced in ABS-M30, using 3D printing, compared to the conventional machining 6061-T6 aluminum alloy. The third article presents a framework for manufacturing tooling using the high-performance polymer material Polyetherimide (PEI) Ultem 9085. The results of the first article highlight the need to evaluate different types of materials in manufacturing tooling, devices and jigs by Additive Manufacturing compared to conventional methods. This work highlighted the need to validate the technology in industrial segments that still need to be studied, as the selected works show relevance, based on the citations found, generating research opportunities in this specific manufacturing area. The result of the second article compares the Additive Manufacturing method with the conventional method, relating cost, manufacturing time and specific mass. The result of the third article was the validation of a framework for manufacturing tooling in the aeronautical segment using the high-performance polymer Ultem 9085. The framework developed for tooling production proved effective in replacing conventional 6061-T6 aluminum tooling with the Additive Manufacturing - FDM solution. The results indicate that using AM significantly benefits lightness, structural performance, and manufacturing time. However, to guarantee the precision and suitability of the parts produced, the technical requirements of the 3D printing equipment must be fully aligned with the tooling's Geometry and Dimensional Tolerance (GD&T) requirements. This technical alignment between Additive Manufacturing and GD&T is essential to guarantee reliability, repeatability and viability in using Additive Manufacturing solutions in the aeronautical sector and other highly demanding industries.A Manufatura Aditiva (MA) desempenha um papel importante como alternativa aos métodos convencionais, possibilitando diversos processos produtivos, permitindo a produção de peças personalizadas muito utilizadas atualmente. Nesse contexto, a Manufatura Aditiva se apresenta como uma tecnologia de alto potencial para substituir os processos convencionais de ferramentais, fabricados por métodos convencionais em materiais metálicos e não metálicos, e oferecendo vantagens econômicas e técnicas, especialmente na produção de protótipos em escala industrial. Esta dissertação apresenta três artigos sobre a aplicação da Manufatura Aditiva - Modelagem por Deposição Fundida (FDM) para ferramentais. O primeiro artigo apresenta uma Revisão Sistemática de Literatura (RSL) a respeito do emprego da Manufatura Aditiva na fabricação de ferramentais, dispositivos e gabaritos para uso em processos de fabricação industrial. O segundo artigo apresenta um estudo comparativo sobre o custo, o tempo de fabricação e a massa específica de ferramentais produzidos em ABS-M30, utilizando impressão 3D, em relação ao método convencional de usinagem em liga de alumínio 6061-T6. O terceiro artigo apresenta um framework para fabricação de ferramentais utilizando o material polímero de alto desempenho Polieterimida (PEI) Ultem 9085. Os resultados do primeiro artigo destacam a necessidade de avaliar diferentes tipos de materiais na fabricação de ferramentais, dispositivos e gabaritos por Manufatura Aditiva em relação aos métodos convencionais. Este trabalho destacou que é necessário validar a tecnologia em segmentos industriais ainda não estudados, em função de que os trabalhos selecionados mostram relevância, com base nas citações encontradas, gerando oportunidades de pesquisa nessa área específica de manufatura. O resultado do segundo artigo compara o método de Manufatura Aditiva com o método convencional, relacionando custo, tempo de fabricação e massa específica. O terceiro artigo apresentou como resultado a validação de um framework para fabricação de ferramentais no segmento aeronáutico, utilizando o polímero de alto desempenho Ultem 9085. O framework desenvolvido para a produção de ferramentais mostrou-se eficaz na substituição do ferramental convencional em alumínio 6061-T6 pela solução em Manufatura Aditiva - FDM. Os resultados indicam que o uso da Manufatura Aditiva traz benefícios significativos em termos de leveza, desempenho estrutural e tempo de fabricação. No entanto, para garantir a precisão e a adequação das peças produzidas, é fundamental que os requisitos técnicos do equipamento de impressão 3D estejam plenamente alinhados com as exigências de Geometria e Tolerância Dimensional (GD&T) do ferramental. Esse alinhamento técnico entre Manufatura Aditiva e GD&T é essencial para garantir confiabilidade, repetibilidade e viabilidade no uso de soluções em Manufatura Aditiva no setor aeronáutico e em outras indústrias de alta exigência.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e SistemasUTFPRSetti, Dalmarinohttps://orcid.org/0000-0001-5311-6259http://lattes.cnpq.br/3289672254307554Setti, Dalmarinohttp://lattes.cnpq.br/3289672254307554Drozda, Fabiano Oscarhttp://lattes.cnpq.br/8849809479205025Oliveira, Gilson Adamczukhttp://lattes.cnpq.br/5725118465825490Verissimo, Wellington Bazarim2024-12-04T12:04:04Z2026-03-152024-12-04T12:04:04Z2024-09-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfVERISSIMO, Wellington Bazarim. Produção de ferramentais por manufatura aditiva pelo processo de modelagem por deposição fundida. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção e Sistemas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35564porhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2024-12-05T06:09:49Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/35564Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2024-12-05T06:09:49Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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description Additive Manufacturing (AM) plays an essential role as an alternative to conventional methods, making various production processes possible and enabling customized parts widely used today. In this context, AM is a high-potential technology that can replace conventional tooling processes in metallic and non-metallic materials manufactured by conventional methods. It also offers economic and technical advantages, especially in producing prototypes on an industrial scale. This dissertation presents three articles on applying Additive Manufacturing - Fused Deposition Modeling (FDM) for tooling. The first article presents a systematic literature review (SLR) on using AM in manufacturing tooling, fixtures, and jigs for industrial manufacturing processes. The second article presents a comparative study of the cost, manufacturing time and specific tooling mass produced in ABS-M30, using 3D printing, compared to the conventional machining 6061-T6 aluminum alloy. The third article presents a framework for manufacturing tooling using the high-performance polymer material Polyetherimide (PEI) Ultem 9085. The results of the first article highlight the need to evaluate different types of materials in manufacturing tooling, devices and jigs by Additive Manufacturing compared to conventional methods. This work highlighted the need to validate the technology in industrial segments that still need to be studied, as the selected works show relevance, based on the citations found, generating research opportunities in this specific manufacturing area. The result of the second article compares the Additive Manufacturing method with the conventional method, relating cost, manufacturing time and specific mass. The result of the third article was the validation of a framework for manufacturing tooling in the aeronautical segment using the high-performance polymer Ultem 9085. The framework developed for tooling production proved effective in replacing conventional 6061-T6 aluminum tooling with the Additive Manufacturing - FDM solution. The results indicate that using AM significantly benefits lightness, structural performance, and manufacturing time. However, to guarantee the precision and suitability of the parts produced, the technical requirements of the 3D printing equipment must be fully aligned with the tooling's Geometry and Dimensional Tolerance (GD&T) requirements. This technical alignment between Additive Manufacturing and GD&T is essential to guarantee reliability, repeatability and viability in using Additive Manufacturing solutions in the aeronautical sector and other highly demanding industries.
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