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Production of EDM Electrodesby Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPR
Brazilian – GermanCollaborative Research Initiativeon Manufacturing Technology (BRAGECRIM)
Projeto 012/09:
Coordenação:
Prof. Dr.-Ing. N. Müller Prof. Dr.Eng. F. Amorim
Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12.março.2010
[email protected] [email protected]
Sinking – Electrical Discharge Machining
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPRBRAGECRIM
Conteúdo (solicitação CAPES-FINEP)
Apresentação sucinta do projeto 012/09
Equipe envolvida na PUCPR e TUClausthal
Atividades realizadas (Out.2009 –Mar.2010)
Programação futura
Relatório executivo
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPRBRAGECRIM
Apresentação do Projeto 012/09
Production of EDM Electrodes
by Layer Manufacturing Technique (LMT)
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPRBRAGECRIM
Project Summary
PUCPR
Motivation for research project
Research Objective
Research Partners
Expected Technical Results
Cooperation Issues
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BRAGECRIM
????Increasingdemand of products withlimited space
Motivation for Research Project
Application Fields
Surgery tools for medicineMeasurement sensorsMicro motor and pumpsOptical industryElectro-electronic industry
Masuzawa, 2001 – ISEM XIII
Necessity of miniaturizedparts with complex 3D shapes
Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
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BRAGECRIM
PROCESS
Generator Process ControlSystems
Automatic workingsequence
Fields of RecentDevelopment in EDM
MicroMachining
Production
Machine conceptsFabrication of Electrodes
Clamping Systems
New Application
Fields
Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
Motivation for Research Project
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
BRAGECRIM
Electrode production:- Major time of EDM process- 50% of total process costs
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Motivation for Research Project ………..PUCPR
MirrorPowder
Workpiece
Building platform
CO2-Laser
Motivation for Research Project ………..TUClausthal
SLS – Selective Laser SinteringTechnique
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BRAGECRIM
PUCPRProf. N. Müller (coordination)
Dr.-Ing. G. Schäfer
Prof. F. Amorim (coordination)
Prof. I. A. Bassani
Partners & General Tasks
Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
Production ofSEDM Electrodes
using LMTechnique
Fabrication of SEDM Electrodes
SEDMachiningProcess Research
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BRAGECRIM
What we want is to …
Products
High accuracy components
SEDMachining
PUCPR
SEDM Electrodes
Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
Powder
FZW@TUCAggregation
Layer Manufacturing TechniqueLMT
IMW@TUC
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BRAGECRIM
Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
Wide-ranging Contribution
Technological Know how to produce EDM electrodes by LMTechnique
to Electro-Discharge Machining Small complex 3D components
Adequate new materials for EDM electrodes
Electrode performance correlating EDMachining and LMT variables
Envelope with adequate EDM process parameters settings
LMTechnique and EDM procedures to produce advanced 3D workpieces
Knowledge transfer to industry
Specific Results
Expected Technical Results (1 st term 2009-2011)
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPRBRAGECRIM
Equipe Envolvida
TUClausthal e PUCPR
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Project 012/09 - BRAGECRIM
PUCPRPPGEM – Prog. de Pós-Grad. Eng. Mec.
LAUS – Lab. Pesq. em UsinagemLab. Eng. e Ciências de Materiais
Lab. de Conf. Mecânica
IMW - Institut für Maschinenwesen
ZFW - Zentrum für Funktionswerkstoffe
Coordenação Prof. F. Amorim Prof. N. Mueller
ProfessoresPesquisadores
Prof. Bassani, Prof. Torres, Prof. Soares Jr., Prof. Weingaerter
Prof. V. Neubert,Dr.-Ing. G. Schaefer
MestradoDoutorado
Camila Higa (M)Konrad Bönish (M)Eric Siemann (D)Erik Bormann (D)
Graduação Mateus NoronhaTiago Czesluniak
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
Equipe Envolvida (2009-2011)
- 1 master student- 2 undergraduate
students(12 months)
June 2009
Project launch
Intercâmbio efetivo de Recursos Humanos entre a PUCPR e a TUClausthal(formação de RH com visão global de pesquisa)
Tiago Czesluniak (Fev.2010 - Fev.2011)
Mateus Noronha (Fev.2010 - Fev.2011)
Alunos Graduação
Camila Higa (Mar.2010 – Mar.2011)
Alunos Mestrado
PUCPRBRAGECRIM
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Camila Higa - Tiago Czesluniak - Mateus Noronha
Equipe Envolvida (2009-2011)
Atividades Programadas
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BRAGECRIM
Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
-1 post-doctoral researcher -2 doctorate
Student
Equipe Envolvida (2009-2011)Intercâmbio efetivo de Recursos Humanos entre a PUCPR e a TUClausthal(formação de RH com visão global de pesquisa)
Erik Bormann (em definição) ….jun.2010Eric Siemann (em definição)…. … jun.2010
Alunos Doutorado
Alunos Mestrado
Konrad Bönish (Abr.2010 - Aug.2010)
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPRBRAGECRIM
Atividades realizadas do Projeto 012/09
Out.2009 - Mar.2010
Formação de Recursos Humanos (RH)
Missão de TrabalhoALE-BRA (out.2009 –Kickoff Meeting BRAGECRIM - Piracicaba)BRA – ALE (22.jan – 8.fev)
Resultados TécnicosProdução piloto de eletrodos por SLSEnsaios iniciais de EDM com eletrodos protótipos
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PUCPR
Formação de RH
Trabalho de Conclusão de Curso – TCCEngenharia Mecãnica - PUCPR
Layer Manufacturing Technique (LMT) Aplicadas à Confecçãode Eletrodos para Eletroerosão por Penetração
Autor: Alexandre G. KeilAno: Dez.2009Orientador: Prof. Soares Jr.
Fabricação de Eletrodos para Eletroerosão por Penetraçãopor Métodos Convencionais
Autor: Bernard SchmidtAno: Dez.2009Orientador: Prof. F. Amorim
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PUCPR
Formação de Recursos Humanos (RH)
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PaperNumber
• Revisão bibliográfica específica- Selective Laser Sintering (SLS)- Eletrodos fabricados por SLS- Rendimento da EDM
• Criação de Banco de Dados(homepage em andamento)
Formação de RH (2 graduação e 1 Mestrado)
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Formação de RH (2 graduação e 1 Mestrado)
Mateus Noronha Graduação - PUCPR
Tiago CzesluniakGraduação - PUCPR
Camila HigaMestradoPUCPR
PUCPR
• Fundamentos Físicos do Processo de EDM
• Parâmetros de Rendimento da EDM• Materiais para eletrodos
• Métodos Tradicionais de Produção de Eletrodos
• Programação e operação de máquina de EDM• Fundamentos da técnica SLS
Máquina de EDM CNC Roboform 30
PUCPR
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Missão de Trabalho - MT
MT 1ALE-BRA (out.2009 – Kickoff Meeting BRAGECRIM - Piracicaba)1 docente da Universidade Técnica de Clausthal (TUClausthal)
Apresentação oficial do Projeto 012/09 (Dr.-Ing. Schaefer) no Kick-Off Meeting
Definição alunos de mestrado/Doutorado/Pós-Doutorado da TUClausthal(número, período e atividades na PUCPR)
Reprogramação das atividades da 2ª missão de trabalho ALE/BRA
Refinamento das necessidades de RH das missões de estudo da PUCPR(1 mestrado e 2 graduação sanduíche)
Reunião com Prof. T. Pfeifer (RWTH-WZL-Aachen-Alemanha)
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Missão de Trabalho - MT
MT 2BRA – ALE (22.jan – 8.fev)
Reconhecimento da infraestrutura do IMW e ZFW
Equipe efetivamente envolvida no projeto 012/09- Professores, Assistentes, Mestrados, Graduação, Técnicos
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Missão de Trabalho - MT
MT 2BRA – ALE (22.jan – 8.fev)
Reconhecimento da infraestrutura do IMW e ZFW
Equipamentos para o Projeto 012/09- Máquina de SLS (produção de eletrodos)
- Máquina de EDM (Rform 505)
- Desenvolvimento de novos materias- Caracterização de Propriedades de Materiais
- Caracterização de Aspectos Integridade de Superfície
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Equipamentos para o Projeto 012/09- Máquina de SLS (produção de eletrodos)- Máquina de EDM (Rform 505)
Missão de Trabalho - MT
Reconhecimento da infraestrutura do IMW e ZFW
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Missão de Trabalho - MT
Discussão estado atual do Projeto 012/09
Palestra sobre o Estado-da-Arte e Tendência de Pesquisa Mundial em EDM
- Características da EDM- Aplicações da EDM (tradicionais e recentes)- Principais áreas de pesquisa em EDM
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Missão de Trabalho - MT
Discussão estado atual do Projeto 012/09
- Técnica de SLS (parâmetros do processo)
- Usinagem por EDM (parâmetros do processo)
- Resultados preliminares com eletrodos de cobre
- Propriedades de materiais para eletrodos
- Pesquisa e desenvolvimento de novos materiais
- Geometria adequada de eletrodos
- Realimentação das atividades de pesquisa
Resultados preliminares e Realimentação do Projeto
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Resultados Técnicos …… out.2009 – mar.2010
Produção Piloto de Eletrodos por SLS
Paralelepípedo com cantos arredondados 3 mm de alturaMaterial: cobre e açoTamanho partícula: 20 - 60 µm
Geometria preliminar
Condições de SLS
Constantes: Laser CO2 , atmosfera gás N, 80oC, laser 0,4 mmVariável: velocidade laser (preenchimento) 150 – 350 mm/s
Bateria A
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Resultados Técnicos …… out.2009 – mar.2010
Resultados após EDM
Produção Piloto de Eletrodos por SLS Bateria A
Conclusões:
• Redução do tamanho de partícula promove
melhores condições de fabricação de eletrodo
• Redução do tamanho de partícula aumentarendimento da EDM e melhor precisão geométrica das peças
• Necessidade de otimizar parâmetros e estratégiade EDM e SLS
• Aço não apresenta bons resultadosde EDM e SLS
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Resultados Técnicos …… out.2009 – mar.2010
Produção Piloto de Eletrodos por SLS
Paralelepípedo com cantos arredondados 3 mm de alturaMaterial: cobre, bronze e cobre+bronzeTamanho partícula: 20 e 60 µm
Geometria preliminar
Condições de SLS
Constantes: Laser CO2 , atmosfera gás N, 80oC, laser 0,4 mmVariável: velocidade laser (preenchimento) 50 – 350 mm/s
Bateria B
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Resultados Técnicos …… out.2009 – mar.2010
Resultados após EDM
Produção Piloto de Eletrodos por SLS Bateria B
Conclusões:
• A composição de pós Bronze + Cobre pioramo desempenho do processo SLS
• Necessidade de otimizar parâmetros de EDM
• Os melhores resultados da EDM foram obtidoscom eletrodos de bronze puro
• Os materiais Cobre puro e Bronze puro promovemmelhores condições de fabricação de eletrodo
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Resultados Técnicos …… out.2009 – mar.2010
Produção Piloto de Eletrodos por SLS Bateria C
Formato CúbicoMaterial: cobre e bronzeTamanho partícula: 20 - 60 µm
Geometria
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
PUCPRBRAGECRIM
Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Programação Futura do Projeto 012/09
Mar.2010 – Jun.2011
Desenvolvimento de novos materias adequados para eletrodos de EDM
Definição de diferentes geometrias de eletrodos
Desempenho dos eletrodos correlacionando parâmetros de EDM e SLS
Envelope de parâmetros para EDM com eletrodos produzidos por SLS
Procedimento de SLS e EDM para produção de peças 3D Complexas
Transferência tecnológica para o ambiente industrial
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Production of EDM Electrodes by Layer Manufacturing Technique (LMT)
Agradecimentos
Workshop Acompanhamento de ProjetosFlorianópolis, 12th.march.2010
Contato:
Dr.-Ing. G. Schäfer Prof. Dr.Eng. F. Amorim
Pontifícia Universidade Católica do Paraná – PUCPRRua Imaculada Conceição, 1155 – Prado velhoCurtiba – PR – 80.215-901 – BrasilPhone: +55 14 3271 1385 (PPGEM)Fax: +55 14 3271 [email protected]
Technische Universität Clausthal (TUClausthal)Fritz-Süchting-Institut für Maschinenwesen – IMWRobert-Koch-Str. 32 D-38678 Clausthal-Zellerfeld - DeutschlandPhone: +495323/72-2270Fax: +495323/[email protected]