Comparação microestrutural e metalúrgica de aço inoxidável 316L produzido por diferentes métodos de manufatura : manufatura aditiva (SLM e FDM) e laminação convencional

Abstract

As alternativas para a produção de peças de ligas metálicas são impulsionadas pela demanda por processos de fabricação ágeis, econômicos, de alto desempenho e com grande potencial para fabricar peças com geometrias complexas e de alta precisão, próximas às do produto final. A Manufatura Aditiva (MA) se destaca por ser uma técnica baseada na adição progressiva de finas camadas de material para fabricar uma peça, utilizando apenas a quantidade exata necessária para produção, ao contrário do processo convencional, que é baseado na subtração de material, permitindo maior flexibilidade de produção em comparação aos métodos tradicionais. Dentre as ligas de aço mais utilizadas nesses processos, o aço inoxidável 316L se destaca devido à sua excepcional resistência à corrosãoComo o primeiro estudo realizado no Departamento de Metalurgia da UFRGS sobre manufatura aditiva e marcando o início de uma nova linha de pesquisa na área, esse trabalho se propõe a avaliar e comparar características microestruturais e mecânicas do aço inoxidável 316L fabricado por processos de manufatura aditiva (Selective Laser Melting - SLM e Fused Deposition Modeling – FDM) e pelo processo de laminação convencional. Avaliou-se rugosidade superficial, porosidade, constituição microestrutural e microdureza. Os resultados evidenciaram o impacto do processo de fabricação nas propriedades do produto obtido. Evidenciou-se maior densidade relativa nas peças fabricadas por SLM, enquanto a FDM apresentou maiores níveis de porosidade, devido à sua natureza de deposição de camadas. Foram constatadas diferenças significativas na morfologia e orientação dos grãos, resultantes das características intrínsecas de cada técnica de MA utilizada

The alternatives for producing metallic alloy components are driven by the demand for agile, cost-effective, high-performance manufacturing processes with great potential to produce parts with complex geometries and high precision, closely resembling the final product. Additive Manufacturing (AM) stands out as a technique based on the progressive addition of thin material layers to fabricate a part, using only the exact amount necessary for production, unlike conventional processes, which are based on material subtraction. This allows for greater production flexibility compared to traditional methods. Among the most commonly used steel alloys in these processes, 316L stainless steel stands out due to its exceptional corrosion resistance. As the first study conducted in the Department of Metallurgy at UFRGS on additive manufacturing and marking the beginning of a new research line in this field, this study aims to evaluate and compare the microstructural and mechanical characteristics of 316L stainless steel manufactured by additive manufacturing processes (Selective Laser Melting - SLM and Fused Deposition Modeling - FDM) and the conventional rolling process. Surface roughness, porosity, microstructural composition, and microhardness were evaluated. The results highlighted the impact of the manufacturing process on the properties of the final product. Greater relative density was observed in parts produced by SLM, while FDM exhibited higher porosity levels due to its layer deposition nature. Significant differences were identified in the grain morphology and orientation, resulting from the intrinsic characteristics of each AM technique used