Monitorização do Fio Consumível e o seu Efeito na Qualidade de peças Produzidas por WAAM

Abstract

O Fabrico Aditivo (FA) tem mudado o paradigma da indústria devido a vários fatores como a prototipagem rápida e o menor desperdício de material. Um exemplo é o Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) que necessita de normas de qualidade para que seja cada vez mais integrado na indústria. Este estudo teve como objetivo desenvolver métodos de monitorização in-line com recurso aos Ensaios Não Destrutivos (END), estudar a relação causa-efeito de defeitos característicos do WAAM e desenvolver uma máquina de limpeza de fio de soldadura. Uma segunda versão do Engenho de Remoção de Óxidos e Impurezas (EROI V2) foi desenvolvida e cumpriu todos os requisitos. Efetuaram-se três ensaios: fio com redução de diâmetro, indentações e variação de diâmetro ao longo de 3,3 m. Obteve-se o sinal da sonda de CI e avaliou-se a qualidade das paredes com recurso a uma inspeção visual e raio-X. O EROI V2 limpou o fio de soldadura eficazmente. Defeitos pontuais provocaram a paragem do processo. As sucessivas interrupções e recomeços aumentaram a ondulação lateral das paredes e são catalisadores ao aparecimento de porosidades. A variação de diâmetro de 3,3 m provocou uma ondulação das camadas mais elevadas devido ao fluxo de material de adição inconstante.

Additive Manufacturing (AM) has been changing the industry´s paradigm due to various factors, for instance, fast prototyping and minimal material waste. An example of that is the Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) process which requires quality norms to be integrated into the industry more and more. The goal of this work is to develop in-line monitoring methods using Non-Destructive Testing (NDT), to study the cause-effect relationship of defects that are usually found in WAAM and to develop a feed wire cleaning machine. A second version of the Oxides and Impurities Removal Device (OIRD V2) was developed and met all the specifications. Three experiments were performed: feed wire point diameter reduction; indentations and a random continuous diameter variation with 3,3 meters. A signal from the EC probe was obtained and the walls’ quality was evaluated through visual inspection and X-ray imaging. The OIRD V2 effectively cleaned the feed wire. Punctual defects caused the interruption of the process. The succeeding start and stop situations increased the lateral waviness of the walls and can be a catalyst for porosity formation. The diameter variation of 3,3 m provoked a higher waviness of the deposited layers due to the inconsistent material flux.