Title

Simulação térmica transiente do aço AISI 316L processo por MADA/WAAM: Uma revisão de literatura

Transient Thermal Simulation of WAAM-Processed AISI 316L Stainless Steel: A Literature Review

Authorship

LINS, VICTOR MENDES DE HOLANDA; GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES; NUNES, THAÍSSA SAMPAIO; SOUSA, TALITA GAMA DE; BRANDAO, LUIZ PAULO

LINS, VICTOR MENDES DE HOLANDA

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GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES

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NUNES, THAÍSSA SAMPAIO

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SOUSA, TALITA GAMA DE

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BRANDAO, LUIZ PAULO

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DOI

10.5151/2594-5327-44376

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Abstract

A Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA), é uma tecnologia de fabricação baseada em processos de soldagem por arco elétrico que permite a construção de componentes metálicos de médio a grande porte camada por camada. Este trabalho apresenta uma revisão de literatura sobre os fundamentos teóricos, modelagem computacional e estratégias de controle térmico do processo MADA por filamento aplicado ao aço inoxidável austenítico AISI 316L. Forão discutidos os mecanismos físicos que governam o comportamento térmico durante a deposição, incluindo acúmulo de calor, gradientes térmicos, formação de zonas fundidas e ciclos térmicos transientes. A modelagem computacional por elementos finitos e o modelo de fonte de calor de Goldak foram revisados, assim como as condições de contorno empregadas em simulações numéricas. As principais estratégias de gerenciamento térmico: resfriamento natural, resfriamento ativo por ar forçado, resfriamento por quase-imersão em líquido (NIAC) e pré-aquecimento do substrato, foram analisadas em termos de eficácia, impacto na microestrutura e influência nas propriedades mecânicas. Além da discussão sobre as propriedades termofísicas do AISI 316L dependentes da temperatura e suas implicações para a simulação.

Arc Deposition Additive Manufacturing (MADA) is a manufacturing technology based on electric arc welding processes that enables the layer-by-layer fabrication of mediumand large-scale metallic components. This work presents a literature review on the theoretical fundamentals, computational modeling, and thermal control strategies of wire-based MADA (WAAM) applied to AISI 316L austenitic stainless steel. The physical mechanisms governing the thermal behavior during deposition are discussed, including heat accumulation, thermal gradients, molten pool formation, and transient thermal cycles. Finite element computational modeling and the Goldak heat source model were reviewed, as well as the boundary conditions commonly employed in numerical simulations. The main thermal management strategies, including natural cooling, forced-air active cooling, near-immersion active cooling (NIAC), and substrate preheating, were analyzed in terms of effectiveness, impact on microstructure, and influence on mechanical properties. In addition, the temperature-dependent thermophysical properties of AISI 316L and their implications for simulation accuracy are discussed.

Keywords

Manufatura Aditiva por Deposição a Arco, Simulação Térmica, Elementos Finitos, Aço 316L

Wire arc additive manufacturing, Thermal Simulation, Finite Element Method, 316L Steel