Title

Influência do perfil de intensidade e potência do laser na porosidade de peças do aço 316L produzidas por LPBF

Influence of Laser Intensity Profile and power on the porosity of 316L Steel Parts Produced by LPBF

Authorship

CUNHA, BRUNO SOUSA DA; ALVES, GUSTAVO LARANJEIRA; RIBEIRO, KÉSIA SIMÕES; PAULA, ANDERSAN DOS SANTOS

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ALVES, GUSTAVO LARANJEIRA

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RIBEIRO, KÉSIA SIMÕES

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PAULA, ANDERSAN DOS SANTOS

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DOI

10.5151/2594-5327-44090

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Abstract

Esta pesquisa investigou os parâmetros de processamentos associado ao laser para a produção de aço inoxidável 316L por meio da tecnologia Laser Powder Bed Fusion (LPBF). O foco principal foi avaliar como a potência do laser e, de forma fundamental, a distribuição de intensidade do feixe laser (tipos Gaussiana e Top Hat) influenciam a densidade e a porosidade do material consolidado, quando processado com o ângulo de varredura de 0º e velocidade de varredura fixa em 900 mm/s. Foi constatado que o emprego de uma potência de laser mais elevada (225 W versus 192 W) é essencial para alcançar uma densificação superior. No entanto, o fator mais impactante foi a geometria do feixe. A distribuição Gaussiana demonstrou ser significativamente mais eficiente, pois sua distribuição de calor otimiza a estabilidade da poça de fusão (melt pool), o que resulta em uma drástica redução de defeitos. Por outro lado, o perfil Top Hat, devido à menor profundidade de penetração, exacerbou a ocorrência de falta de fusão. Portanto, este trabalho estabelece que a seleção criteriosa de um perfil de feixe Gaussiana e a correta calibração da potência são requisitos indispensáveis para maximizar a densificação e garantir as propriedades microestruturais de alto desempenho exigidas pela indústria

This research investigated the processing parameters associated with the laser for the production of 316L stainless steel using Laser Powder Bed Fusion (LPBF) technology. The main focus was to assess how laser power, and, crucially, laser beam intensity distribution (Gaussian and Top Hat profiles) influence the density and porosity of the consolidated material, when processed with a scan angle of 0º and a fixed scan speed of 900 mm/s. It was found that employing a higher laser power (225 W versus 192 W) is essential for achieving superior densification. However, the most impactful factor was the beam geometry. The Gaussian distribution proved to be significantly more efficient, as its heat distribution optimizes melt pool stability, leading to a drastic reduction in defects. On the other hand, the Top Hat profile, due to its lower penetration depth, exacerbated the occurrence of lack of fusion. Therefore, this study establishes that the careful selection of a Gaussian beam profile and proper power calibration are essential requirements to maximize densification and ensure the high-performance microstructural properties demanded by the industry.

Keywords

Manufatura aditiva, LPBF, Perfil de feixe de laser, Potência, Aço inoxidável 316L, Porosidade

Additive manufacturing, LPBF, Laser beam profile, Power, AISI 316L stainless steel, Porosity