Aparas metálicas como matéria-prima para processos aditivos

Abstract

Nas últimas décadas, tornou-se evidente a importância da sustentabilidade de processos no setor industrial, sendo que a reciclagem e valorização de resíduos industriais têm um papel relevante nesta temática.O estudo detalhado de um resíduo e das suas características permite potenciar a sua valorização, transformando-o numa nova matéria-prima. É o caso das aparas metálicas de aço ferramenta (AISI H13), um resíduo proveniente de processos de corte a alta velocidade da indústria de moldes. Devido à deformação a que são sujeitas, possuem excelentes características, como a presença de partículas nanocristalinas, aliciantes para o meio industrial. Estas aparas, com elevada dureza, podem ser reduzidas a pó, e utilizadas em processos de pulverotecnologia, como o FDMet (do inglês Fused Deposition of Metals).O objetivo principal deste estudo é avaliar a eficiência do pó de H13 proveniente de um resíduo da indústria de moldes (aparas de H13), no processo de FDMet, e comparar com pó H13 comercial.A produção do pó de aparas H13 foi realizada através de um moinho de bolas, e para a produção de filamentos por FDMet recorreu-se a uma extrusora. Ambos os processos seguiram parâmetros já otimizados em outros estudos*. No caso da mistura de pó de aparas H13 não foi possível produzir filamento com o diâmetro inicialmente pretendido, e consequentemente não foi possível avançar para a impressão 3D. No entanto, obteve-se pequenas peças de filamento, que possibilitaram a continuação do processo (etapas de remoção de ligantes e sinterização). Após a etapa de remoção de ligantes foi possível verificar a sua eliminação total. Finalizada a etapa de sinterização, as peças foram caracterizadas, segundo as suas dimensões e a sua densidade. Foram verificadas contrações em todas as peças, sendo superiores nas peças de pó de aparas. No entanto, não foi possível fazer a comparação entre as peças dos diferentes pós devido à geometria diferenciada, que condiciona as contrações. Na avaliação da densidade, verificou-se que a peça de pó comercial apresenta um valor inferior, e consequentemente maior porosidade, comparativamente com a peça de pó de aparas.

In recent decades, the importance of process sustainability in the industrial sector has become evident, with recycling and recovery of industrial waste having a relevant role in this area.The detailed study of a residue and its characteristics allows to enhance its valorization, transforming it into a new raw material. This is the case of steel tool chips (AISI H13), a residue from high-speed cutting processes in the mold industry. Due to the deformation to which they are subjected, they have excellent characteristics, such as the presence of nanocrystalline particles, appealing to the industrial environment. These chips, with high hardness, can be reduced to powder, and used in processes of pulverotechnology, like FDMet (of the English Fused Deposition of Metals).The main objective of this study is to evaluate the efficiency of the H13 powder from a mold industry residue (H13 chips) in the FDMet process and compare it with commercial H13 powder.The production of the H13 chip powder was carried out through a ball mill, and to produce filaments by FDMet an extruder was used. Both processes followed parameters already optimized in other studies*. In the case of the mixture containing chip powder it was not possible to produce filament with the initially desired diameter, and therefore it was not possible to advance to 3D printing. However, small pieces of filament were obtained, allowing the process to continue (binder removal and sintering stages). After the binder removal step, it was possible to verify its total elimination. After the sintering step, the parts were characterized according to their size dimensions and their density. There were verified contractions in all the parts, being superior in the chip powder parts. However, it was not possible to compare the parts of the different powders due to the differentiated geometry, which affects the contractions. In the density evaluation, it was shown that the commercial powder part has a lower value, and consequently a higher porosity, compared to the chip powder part.