ISSN 2594-4711
24º Enemet - Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Metalúrgica, de Materiais e de Minas — Vol. 24 , num. 24 (2026)
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Resumo
Este trabalho apresenta a otimização dupla, aerodinâmica e estrutural, de tubeiras de foguete em aço inoxidável 316L via manufatura aditiva (LPBF). O objetivo é superar as limitações geométricas da usinagem convencional, maximizando o empuxo e minimizando a massa inerte do componente. A metodologia englobou simulações fluidodinâmicas (CFD) para otimização aerodinâmica, aumentando o empuxo em 5,74%, e modelagem paramétrica de espessuras de parede e isogrids para a otimização estrutural, reduzindo a massa original em 42,33%. A sinergia destas abordagens resultou na elevação direta de 6,70% na Razão Empuxo-Peso (TWR) global do veículo lançador. Concluiu-se que a integração entre design paramétrico e LPBF viabiliza geometrias complexas altamente eficientes, comprovando a manufatura aditiva como ferramenta indispensável para elevar o desempenho de sistemas de propulsão aeroespacial.
This work presents the dual aerodynamic and structural optimization of 316L stainless steel rocket nozzles via additive manufacturing (LPBF). The objective is to overcome the geometric limitations of conventional machining, maximizing thrust and minimizing the component's inert mass. The methodology encompassed computational fluid dynamics (CFD) simulations for aerodynamic optimization, increasing thrust by 5.74%, and parametric modeling of wall thicknesses and isogrids for structural optimization, reducing the original mass by 42.33%. The synergy of these approaches resulted in a direct 6.70% increase in the overall Thrust-to-Weight Ratio (TWR) of the launch vehicle. It was concluded that the integration of parametric design and LPBF enables highly efficient complex geometries, proving additive manufacturing to be an indispensable tool for enhancing the performance of aerospace propulsion systems.
Palavras-chave
Manufatura Aditiva, Aço Inoxidável 316L, Tubeira De Foguete, Otimização Estrutural
Additive Manufacturing, 316L Stainless Steel, Rocket Nozzle, Structural Optimization
Como citar
Ferber, Samuel Soares; Dias, Bernardo de Martins Dutra Furtado; Junior, Elmo dos Santos Brandão; Paula, Andersan dos Santos; Cardoso, Rodrigo Felix de Araujo.
Otimização estrutural e aerodinâmica de tubeiras de foguete via manufatura aditiva em aço inoxidável 316L,
p. 859-872.
In: 24º Enemet - Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Metalúrgica, de Materiais e de Minas,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-4711, DOI 10.5151/2594-4711-43681
