Avaliação do ciclo de vida de um corpo de prova de aço maraging 300 para a indústria aeronáutica
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Data
2022-03-14
Autores
Moreira, Felipe Stringa
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
The maraging steel was designed in the 50´s seeking to produce a steel for rocket engine envelopes for large sizes. Thus, this steel depicts ultra-high mechanical resistance (1800 – 2200 MPa) and high mechanical toughness. Therefore, this steel can be applied in the aerospace and telecommunication industries. The current subtractive processes accept the application of this steel in landing gears of big planes, injection moulding dies and parts in the nuclear plants. Even though this steel exists several years ago in the market, and their metallurgical understanding is well-stablished, few is known about the environmental impacts in the part fabrication. This study aims to assess the environmental and production impacts of the subtractive manufacturing (SM) of Maraging 300 steel parts. The environmental impacts will be conduct using the life cycle assessment (LCA) and a cradle-to-gate approach. We expect to depict the main environmental factors regarding the parts fabrication using SM, since the raw material to parts machining, and suggest alternatives to improve the environmental performance of this process and suggest alternatives for environment improvement. This study is based on UPLCI methodology and got a major result comparing to one additive manufacturing method (AM), Laser Based Powder Bed Fusion (L-PBF). Since ambiental hotspots were obtained could be compared when is right to choose material deposition or removal. Both methods have their hotspot on eletricity consumption, this results comes from brazillian energy matrix which is mostly from hidropower.
O aço Maraging foi projetado nos anos 50, com o intuito de fornecer um material para a fabricação de envelopes motores para foguetes de grande porte. Assim, este aço apresenta altíssima resistência (entre 1800 e 2200 MPa) com alta tenacidade à fratura. Portanto, a aplicabilidade na indústria aeronáutica e de telecomunicação é de grande valia. Os processos atuais de Manufatura Subtrativa (MS) possibilitaram a sua aplicação desde trens de pouso de aviões, fabricação de moldes de injeção e peças para usinas nucleares. Embora este aço exista há vários anos no mercado, e o desenvolvimento metalúrgico e de fabricação estejam bem estabelecidos, pouco se conhece sobre os impactos ambientais da fabricação de peças. O intuito deste trabalho foi avaliar os impactos ambientais do uso desta MS na fabricação de peças no aço Maraging 300. A avaliação dos impactos ambientais foi realizada pela técnica Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) com um sistema de produto cradle-to-gate, apoiada na metodologia UPLCI. Obteve-se como resultado cenários de melhoria de processo e comparativos com os resultados de outros trabalhos sobre o processo de Manufatura Aditiva (MA), em específico com o método de Fusão em Leito de Pó Usando Laser (L-FLP). Então, determinados os principais fatores ambientais envolvidos neste método de fabricação, desde a produção da matéria prima até o acabamento das peças, pode-se dizer que, em larga escala, a manufatura convencional apresenta melhor desempenho ambiental, por ser um processo mais empregado e, neste caso, o maquinário ser mais eficiente. Este resultado provém da análise da matriz energética brasileira, composta principalmente por hidroelétricas, contudo nas indústrias onde este material é aplicado são utilizadas poucas peças, um atrativo econômico para o processo de manufatura aditiva, onde se tem menor perda de material.
O aço Maraging foi projetado nos anos 50, com o intuito de fornecer um material para a fabricação de envelopes motores para foguetes de grande porte. Assim, este aço apresenta altíssima resistência (entre 1800 e 2200 MPa) com alta tenacidade à fratura. Portanto, a aplicabilidade na indústria aeronáutica e de telecomunicação é de grande valia. Os processos atuais de Manufatura Subtrativa (MS) possibilitaram a sua aplicação desde trens de pouso de aviões, fabricação de moldes de injeção e peças para usinas nucleares. Embora este aço exista há vários anos no mercado, e o desenvolvimento metalúrgico e de fabricação estejam bem estabelecidos, pouco se conhece sobre os impactos ambientais da fabricação de peças. O intuito deste trabalho foi avaliar os impactos ambientais do uso desta MS na fabricação de peças no aço Maraging 300. A avaliação dos impactos ambientais foi realizada pela técnica Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) com um sistema de produto cradle-to-gate, apoiada na metodologia UPLCI. Obteve-se como resultado cenários de melhoria de processo e comparativos com os resultados de outros trabalhos sobre o processo de Manufatura Aditiva (MA), em específico com o método de Fusão em Leito de Pó Usando Laser (L-FLP). Então, determinados os principais fatores ambientais envolvidos neste método de fabricação, desde a produção da matéria prima até o acabamento das peças, pode-se dizer que, em larga escala, a manufatura convencional apresenta melhor desempenho ambiental, por ser um processo mais empregado e, neste caso, o maquinário ser mais eficiente. Este resultado provém da análise da matriz energética brasileira, composta principalmente por hidroelétricas, contudo nas indústrias onde este material é aplicado são utilizadas poucas peças, um atrativo econômico para o processo de manufatura aditiva, onde se tem menor perda de material.
Descrição
Palavras-chave
Aço, Ciclo de vida do produto, Usinagem