AVALIAÇÃO DIMENSIONAL DE PEÇAS FABRICADAS POR MANUFATURA ADITIVA EMBARCADAS EM VEÍCULOS SUBMARINOS AUTÔNOMOS

Abstract

Additive Manufacturing (AM) has established itself as a strategic technology in the production of parts with complex geometries, offering advantages such as customization, weight reduction, design flexibility, low production cost, fast manufacturing, among other benefits. It is worth noting that despite the numerous benefits provided by AM, there is still a lack of research focused on dimensional analysis. The geometric complexity of parts manufactured by AM requires in-depth studies on dimensional tolerances, deformations during the process, and the repeatability of results. The absence of consolidated standards and specific methodologies for dimensional control can limit the application of the technology in sectors that require high technical rigor, such as aerospace, biomedical, and underwater. Therefore, given the growth in the production of parts manufactured by additive manufacturing to be used as end products, research related to dimensional control of production must keep pace with this technological advance. In this sense, the dimensional evaluation of parts manufactured by 3D printing contributes to certifying reliability, using the Fused Filament Fabrication (FFF) process, for applications in Unmanned Vehicles (UVs), with an emphasis on Autonomous Underwater Vehicles (AUVs), meeting the dimensional tolerance requirements established by the NBR ISO 2768 standard. In order to identify the factors that may influence the dimensional accuracy of the parts produced in the research, PLA and ABS materials were analyzed, as well as printing parameters related to filling, such as variation in geometry type and filling density. During the experiments, discrepancies between the CAD models and the printed parts were also observed, which were mapped and adjusted to maximize compliance with the tolerance ranges specified by the standard. The analyses confirmed that the appropriate choice of material, optimization of printing parameters, and fill configuration were important to achieve the expected results. The results confirm that it is possible to manufacture low-cost 3D parts using the FDM process that meet the dimensional requirements of NBR ISO 2768 and, consequently, are applicable in VSAs, ensuring functionality, performance, and safety.

A Manufatura Aditiva (MA) tem se consolidado como uma tecnologia estratégica na produção de peças com geometrias complexas, oferecendo vantagens como personalização, redução de peso, flexibilidade no design, baixo custo de produção, rapidez na fabricação, entre outros benefícios. Vale destacar que apesar dos inúmeros benefícios proporcionados pela MA, ainda existe uma carência de pesquisas focadas em análises dimensionais. A complexidade geométrica das peças fabricadas por MA demanda estudos aprofundados sobre tolerâncias dimensionais, deformações durante o processo e a repetibilidade dos resultados. A ausência de padrões consolidados e metodologias específicas durante a produção de peças mecânicas pode limitar a aplicação da tecnologia em setores que exigem alto rigor técnico, como o aeroespacial, o biomédico e o subaquático. Assim sendo, tendo em vista o crescimento da produção de peças fabricadas por manufatura aditiva a serem utilizadas como produto final, é preciso que pesquisas relacionadas ao controle dimensional da produção acompanhe esse avanço tecnológico. Neste sentido, a avaliação dimensional de peças fabricadas por impressão 3D contribui para atestar a confiabilidade, utilizando o processo de Fused Filament Fabrication (FFF), para aplicações em Veículos Não Tripulados (VNTs), com ênfase em Veículos Submarinos Autônomos (VSA), atendendo aos requisitos de tolerância dimensional estabelecidos pela Norma NBR ISO 2768. Com objetivo de identificar os fatores que podem influenciar a precisão dimensional das peças produzidas na pesquisa, foram analisados materiais PLA e ABS, e também os parâmetros de impressão relacionados ao preenchimento, tais como a variação do tipo da geometria e da densidade de preenchimento. Durante os experimentos, também foram observadas discrepâncias entre os modelos CAD e as peças impressas, as quais foram mapeadas e ajustadas para maximizar a conformidade com as faixas de tolerância especificadas pela norma. As análises confirmaram que a escolha adequada de material, a otimização dos parâmetros de impressão e a configuração do preenchimento foram importantes para alcançar resultados esperados. Os resultados ratificam que é possível fabricar peças 3D com baixo custo utilizando o processo FFF que atendam às exigências dimensionais da NBR ISO 2768 e, consequentemente, que sejam aplicáveis em VSAs, garantindo funcionalidade, desempenho e segurança.