Caracterização microestrutural de corpos de provas de liga ti-6al-4v fabricados por manufatura aditiva pelo processo de fusão de feixe de elétrons

dc.contributor.advisorSilva Junior, Wilson Carlos da
dc.contributor.authorSilva, Gabriela Sena da
dc.date.accessioned2023-10-11T14:33:26Z
dc.date.available2023-10-11T14:33:26Z
dc.date.issued2022-04-25
dc.description.abstractO desenvolvimento de dispositivos para fixação óssea é de suma importância para inovações na área ortopédica e odontológica, sendo que, com o aumento da perspectiva de vida, há uma maior demanda para cirurgias dessas especialidades. O objetivo deste trabalho é a caracterização microestrutural de próteses obtidas por manufatura aditiva da liga Ti-6Al-4V, fabricadas pela técnica denominada fusão de feixe de elétrons em leito de pó (Powder bed fusion Electron beam - PFB-EB), onde o feixe de elétrons faz a fusão das partículas. Esse método de manufatura é realizado a partir de um desenho tridimensional, o que possibilita a fabricação de próteses personalizadas para o paciente e com estruturas geométricas complexas, que não são obtidas com facilidade pelas manufaturas convencionais como fundição, forjamento e usinagem, por exemplo. A caracterização das microestruturas foi baseada na análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com elétrons retroespalhados, e microscopia ótica, na qual se obteve uma microestrutura α-Widmanstatten na matriz beta e com grãos colunares e na análise de difração de raios X (DRX), onde as fases α e β foram encontradas na matéria-prima, ao passo que apenas fase α foi caracterizada nos corpos de prova manufaturado, foi obtido o tamaho médio do cristalito e a microdeformação. Também foram estudadas as especificações das partículas de pó utilizadas como matéria-prima por meio do MEV, que apresentaram como resultado uma morfologia esférica. Discutiram-se a geometria e o tamanho dessas partículas com o resultado de ensaio de peneiramento e como ocorre a fusão no processo PBF-EB, de acordo com os parâmetros do processo. Em adição, foi conduzida a caracterização dos corpos de prova trabeculada, que foi obtida pelo processo PBF-EB, que é utilizado para manufaturar próteses, resultando em contribuições importantes para futuros estudos e aplicações, sendo que o projeto contou com a parceria da Ortosintese Indústria e Comércio, que disponibilizou as amostras da matéria prima e corpo de provas e do IPEN, Escola Politécnica de São Paulo e SENAI que auxiliaram na infraestrutura para as análises.
dc.description.abstract2The development of devices for bone fixation is important for innovations in the orthopedic and dental fields. There is a greater demand for surgeries in these specialties with the increase in life perspective. The objective of this work consisted in perform the microstructural characterization of samples obtained by additive manufacturing of Ti-6Al-4V alloy, manufactured by the technique known as powder bed fusion electron beam - PFB-EB, where the electron beam fuses the powder particles. This manufacturing method is carried out from a three-dimensional design, which allows the manufacture of customized products for the patient and with complex geometric structures, which are not easily obtained by conventional manufactures process, e.g., the casting, forging and machining. Microstructural characterizations were based on the analysis obtained by scanning electron microscopy (SEM) with secondary electrons, and optical microscopy (MO), in which the α-Widmanstatten microstructure was obtained in β matrix and was found columnar grains; and on X-ray diffraction (XRD) analysis, where the α and β phases were found in the raw material, while only the phase α was found in the manufactured sample, the average size of the crystallite and de microstrain were obtained. The specifications of the powder particles were evaluated through SEM, in which a spherical shape has been presented. The geometry and size of these particles and how fusion occurs in the PBF-EB process were discussed, according to the process parameters. In addition, the characterization of the sample obtained by the PBF-EB process was perform, which is used to manufacture prostheses, which is an important contribution for future studies. This project has the partnership of Ortosintese Company, POLI, IPEN and SENAI, who helped with experimental resorces.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.bibliographicCitationSILVA, Gabriela Sena da. Caracterização microestrutural de corpos de provas de liga ti-6al-4v fabricados por manufatura aditiva pelo processo de fusão de feixe de elétrons. 2022. 124 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, São Paulo, 2022.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ifsp.edu.br/handle/123456789/386
dc.identifier2.lattes6028611365953498
dc.publisherIFSP
dc.publisher.campiSÃO PAULO
dc.publisher.programPrograma de Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subject.keywordsManufatura aditiva
dc.subject.keywordsFusão por feixe de elétrons
dc.subject.keywordsLiga Ti-6Al-4V
dc.subject.keywordsPBF-EB
dc.subject.keywordsMicroestrutura
dc.subject.keywordsTamanho de partícula
dc.titleCaracterização microestrutural de corpos de provas de liga ti-6al-4v fabricados por manufatura aditiva pelo processo de fusão de feixe de elétrons
dc.title.alternativeMicrostructural characterization of ti-6al-4v alloy specimens manufactured by additive manufacturing using the electron beam melting process
dc.typeTeses e Dissertações
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