Currently, repair and restoration through direct laser deposition (DLD) technology is one of the newest applications of metal additive manufacturing technology. This technology could revolutionize many industrial sectors, reducing material waste, component lead times and carbon footprint. However, studies on the use of additive manufacturing for repair and restoration through DLD technology are still scarce. This article aimed to identify and categorize the use of additive manufacturing in maintenance through DLD technology through a systematic literature review

de Lima, Anderson Ferreira

do Nascimento, José Roberto

e Silva, Luciana Camperlingo

Satyro, Walter Cardoso ?????? ?

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Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100545   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  Additive manufacturing in maintenance engineering: repair and restoration through dld technology  Fabricação de aditivos em engenharia de manutenção: reparo e restauração através da tecnologia dld  DOI:10.34117/bjdv7n10-390  Recebimento dos originais: 28/09/2021  Aceitação para publicação: 28/10/2021  Anderson Ferreira de Lima Mestrado Uninove – Universidade Nove de Julho R. Vergueiro, 235 São Paulo - SP, 01504-001, Brasil E-mail: andersonsp129@gmail.com  Luciana Camperlingo e Silva Mestrado UFABC – Universidade Federal do ABC R. Alameda da universidade, s/nº São Bernardo do Campo - SP, 09606045, Brasil E-mail: lucianacamperlingo@gmail.com  José Roberto do Nascimento Mestrado Uninove – Universidade Nove de Julho R. Vergueiro, 235 São Paulo - SP, 01504-001, Brasil E-mail: betojrn@yahoo.com.br  Walter Cardoso Satyro   Doutorado Uninove – Universidade Nove de Julho R. Vergueiro, 235 São Paulo - SP, 01504-001, Brasil E-mail: satyro.walter@gmail.com  ABSTRACT Currently, repair and restoration through direct laser deposition (DLD) technology is one of the newest applications of metal additive manufacturing technology. This technology could revolutionize many industrial sectors, reducing material waste, component lead times and carbon footprint. However, studies on the use of additive manufacturing for repair and restoration through DLD technology are still scarce. This article aimed to identify and categorize the use of additive manufacturing in maintenance through DLD technology through a systematic literature review.  Keywords: Additive Manufacturing, Dld, Maintenance, Repair, Restoration.  RESUMO Atualmente, tem-se reparo e restauração através da tecnologia de direct laser deposition (DLD) como uma das mais novas aplicações da tecnologia de manufatura aditiva de metais. Esta tecnologia poderia revolucionar muitos setores industriais, diminuindo o Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100546   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  desperdício de material, o prazo de entrega dos componentes e a pegada de carbono. Contudo estudos sobre a utilização da manufatura aditiva para reparo e restauração através da tecnologia DLD ainda são escassos. Este artigo teve como objetivo identificar e categorizar o uso da manufatura aditiva na manutenção por meio da tecnologia de DLD através de uma revisão sistemática da literatura.   Palavras-chave: Manufatura Aditiva, Dld, Manutenção, Reparo, Restauração.   1 INTRODUÇÃO Atualmente a indústria de manufatura experimentou a intensificação da competição, mercados dinâmicos e demandas dinâmicas e a globalização (HAMZEH; ZHONG; XUN, 2018). De forma que, com o maior contato com a concorrência internacional, a competitividade da indústria brasileira, vai depender da capacidade de aproveitar as tecnologias da Indústria 4.0 para que ela possa competir em condição de igualdade no mercado externo e interno e (SACOMANO et al., 2018; FALCÃO et al., 2021). A norma ASTM 52900 (2015) define a manufatura aditiva (AM) como "o processo de unir materiais para criar peças a partir de dados do modelo 3D, geralmente camada sobre camada, em oposição à fabricação subtrativa e metodologias de fabricação formativa". A (AM) é altamente personalizável e admite uma liberdade nunca vista no processo de fabricação de estruturas complexas, desta forma praticamente podendo ser fabricado qualquer forma (HOANG et al., 2016). A DLD é um tipo de manufatura aditiva à base de laser para a fabricação de peças metálicas, conforme demostrado na figura 1. Em contraste com o derretimento seletivo a laser (SLM), que utiliza um leito de metal em pó que é 'seletivamente' derretido por um laser, a DLD é realizada através da entrega simultânea de pó metálico (ou fio) e energia laser focada (NIMA et al., 2015).        Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100547   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  Figura 1 – Impressora 3D DLD.  Fonte: Jyoti e Lijun (2013)  O raio laser é focado logo acima da superfície do substrato metálico, onde a deposição deve ocorrer, e um jato de pó coaxial é focado na poça de fusão formada na superfície do substrato, onde este pó é derretido após a entrada na poça de fusão (JYOTI; LIJUN, 2013). O substrato é conectado a um sistema multi-eixo CNC, que movendo-se, cria uma camada de deposito bidimensional, e construindo camadas sucessivas umas sobre as outras, forma-se um objeto tridimensional (JYOTI; LIJUN, 2013). A programação da máquina se dá através de um arquivo de modelo 3D,computer aided drawing (CAD), este arquivo CAD 3D é fatiado em software específico que torna possível a criação da programação da máquina para construção da peça camada por camada (NIMA et al., 2015).  Esta técnica de fabricação permite a produção de componentes com propriedades semelhantes aos materiais forjados, com 100% de densidade (JYOTI; LIJUN, 2013). A tecnologia DLD, é um processo da manufatura aditiva com base em alta tecnologia laser para derreter metais em pó e fazer depósitos deste material, com o objetivo de criar objetos tridimensionais totalmente densos (JYOTI; LIJUN, 2013).   Contudo, a transição de tecnologia possui riscos, as empresas devem optar por correr o risco de uma transição para uma tecnologia de forma controlada e voluntaria, a fim de obter retorno de seus investimentos e contrabalançar riscos e recompensas (PMBOK, 2017 p. 397). Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100548   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  Visando contribuir com o campo de pesquisa, este artigo tem como objetivo realizar uma revisão sistemática da literatura para identificar e categorizar o uso da manufatura aditiva na manutenção por meio da tecnologia DLD.    2 METODOLOGIA Para se identificar da transição da manufatura convencional para a manufatura aditiva no reparo e restauração de peças, foi realizado a revisão sistemática da literatura, mesclando bibliometria com análise de conteúdos e análise de redes com o software Vosviewer. Uma revisão abrangente da literatura corrente foi realizada sobre manufatura aditiva e reparo e restauração. A revisão da literatura foi seguida pelo processo de identificação de relevância da literatura para identificar os clusters dos principais autores. Para tal, considerou-se as seguintes palavras-chaves e termos de pesquisa para identificar a literatura relevante: “Additive manufactur*” AND repair OR restoration AND dld OR dmd OR ldm. Não se limitou a pesquisa a um determinado período. A busca resultou em 20602 documentos que tratavam sobre manufatura aditiva, mas destes, apenas 7 artigos tratavam sobre reparo e restauração através da tecnologia de DMD, conforme Figura 2.  O número limitado de artigos relevantes, apenas 0,05% dos 20.602 documentos sobre manufatura aditiva, tratam sobre reparo ou restauração através da tecnologia de DMD. Estes dados indicam a novidade do tópico e a carência de pesquisa na área, um gap de pesquisa.  Figura 2 – Roteiro de análise dos artigos.   3 RESULTADOS  Houve um aumento no número de número de publicações ao longo dos anos. Num período inicial, entre 2010 e 2014, poucos artigos foram gerados a partir do portfólio de artigos relacionados a este estudo. A maioria das publicações foi feita entre 2015 e 2020. Notavelmente, o número de publicações também atingiu o pico em 2015, conforme figura 3. Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100549   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  Figura 3. Número de artigos e ano de publicação   O número e a proporção de artigos que se concentraram em cada uma das amplas categorias de áreas de pesquisa estão listados na Figura 4. A análise mostrou que a maioria das publicações da base de dados estava relacionada a área de engenharia, seguido por ciência dos materiais.  Figura 4. Número de artigos e área de pesquisa    A análise da internacionalidade dos artigos do estudo, como apresentado na figura 5, demonstra claramente a predominância de autores dos Estados Unidos relacionados com manufatura aditiva.    Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100550   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  Figura 5. Análise de Internacionalidade dos artigos.   A afiliação dos autores, ou seja, instituições cujos autores publicam mais no portfólio de artigos deste estudo, pode ser vista na figura 6. Os dois principais grupos estão na Universidade de Michigan nos Estados Unidos, e na Universidade do Estado do Mississippi, também nos estados unidos.  Figura 6. Agrupamento das principais Universidades.   Na figura 7 é demostrado o agrupamento dos dez principais autores (primeiro autor de um artigo) dos artigos do portfólio deste estudo.      Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100551   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021   Figura 7. Agrupamento dos principais autores do portfólio de artigos.   As informações de citação dos principais artigos estão dispostas no mapa da rede na figura 8. Também é visto que há a existência de 30 autores divididos em 7 cluster específicos de artigos mais influente na base, sendo que o os dois maiores deles possuem 7 autores cada. A linha que conecta dois autores corresponde ao relacionamento. O vínculo entre os principais autores mostra que eles foram citados nos principais artigos deste portifólio.  Figura 8 – Mapa da rede de autores.   Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100552   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  O número de citação de uma palavra nos artigos permite uma primeira leitura dos temas em uma área (THOMÉ et al., 2016). Entre as 461 palavras citadas nos 7 artigos, 6 palavras foram citadas mais de 5 vezes, conforme figura 9.   Figura 9 - Ocorrência de palavras – mapa de redes    4 DISCUSSÃO  Esta seção apresenta uma discussão crítica dos artigos que identificam algum aspecto da aplicação da manufatura aditiva nas operações de reparo e restauração de peças e componentes através da DLD. Segundo Barkia et al. (2020) a manufatura aditiva ganhou um significativo interesse acadêmico e da indústria, pois oferece a oportunidade de fabricar peças de formato complexo que podem ser usadas nas mais variadas aplicações. Barkia et al. (2020) também destaca que a AM poderia revolucionar muitos setores industriais, diminuindo o desperdício de material, o prazo de entrega dos componentes e a pegada de carbono. Barkia et al. (2020) classifica os processos de manufatura aditiva de metais em duas principais classes: Tecnologias baseadas em fusão com leito de pó (PBF), como fusão seletiva a laser (SLM) e deposição direta a laser (DLD). De acordo com Tan et al. (2017) Os métodos de manufatura aditiva que fazem uso da deposição direta a laser estão se tornando cada vez mais comuns para a fabricação e o Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100553   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  reparo de componentes. Tan et al. (2017) afirma que a deposição direta de metal é uma tecnologia promissora e capaz de produzir geometrias complexas em componentes de alto valor. Segundo Nima et al. (2015) DLD fornece excelente densidade e ligação mecânica, mínimo efeito sobre o componente (por exemplo, distorção, microfissuras) e tornando-se uma ótima ferramenta para a reparação de produtos e componentes de alto valor como reparo de pás de turbina danificadas e cabeçotes e blocos de cilindro do motor. Apoiando o conceito de versatilidade, Jyoti e Lijun (2013) afirmam que qualquer estrutura projetada pode ser fabricada em camada por camada. Nima et al. (2015) complementa que a DLD é única, pois pode ser usada na fabricação aditiva de peças, bem como para revestimento / reparo, além de também ter o potencial de produzir materiais com dimensões exatas para as indústrias aeroespacial, médica ou militar. Jyoti (2013) descreve uma característica adicional, a fabricação e reparo remoto, onde a engenharia de desenvolvimento pode estar situada em uma localidade e a impressora em outra, de forma que isto tendera a ser natural que as empresas optem pelo uso desta tecnologia. Naiju e Anil (2017) descrevem o processo de manufatura aditiva através da DLD como uma tecnologia avançada de fabricação usada para reparar e reconstruir componentes desgastados ou danificados, para fabricar novos componentes e aplicar revestimentos resistentes ao desgaste e à corrosão e esta tecnologia pode construir / reconstruir peças com geometrias muito complexas. Tan et al. (2017) em seu estudo, apresenta um modelo de deposição de material criado com base no fluxo e na superposição de material em pó a fim de otimizar os dados de processo e obter melhores resultados estruturais e de acabamento superficial. Barkia et al. (2020) aponta que amostras de aço inoxidável 316L de alta resistência e ductilidade foram impressas com sucesso com a tecnologia DLD. Barkia et al. (2020) em seu estudo relatou que componentes construídos apresentaram resultados promissores em relação à integridade estrutural e desempenho mecânico.   5 CONCLUSÃO  Neste estudo, foram identificados os aspectos da tecnologia de DLD da manufatura aditiva associados a engenharia de manutenção no reparo e restauração de peças e componentes metálicos.  Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100554   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  Os resultados permitiram identificar as aplicações especificas e as vantagens na adoção desta tecnologia disruptiva. Cada um dos aspectos abordados se mostrou igualmente significante pois agrupam as vantagens em se lidar com esta tecnologia. Adotar a manufatura aditiva no reparo e restauração de peças metálicas apresenta vantagens em relação aos métodos de reparo e restauração convencionais, no entanto a literatura ainda não apresenta informações suficientes para se estimar o retorno do investimento.  Sugere-se que em trabalhos futuros, seja identificado todas as etapas do processo de reparo e restauração de peças metálicas. Como limitação, destaca-se o uso de apenas um banco de dados de publicações científicas.                          Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 100555   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.7, n.10, p. 100545-100555   oct.  2021  REFERÊNCIAS  ASTM. ASTM 52900:2015(E); American Society for Testing and Materials (ASTM). Standard Terminology for Additive Manufacturing - General Principles - Terminology. ASTM: West Conshohocken, PA, USA, 2015.  BARKIA, B.; AUBRY, P.; HAGHI-ASHTIANI, P.; AUGER, T.; GOSMAIN, L.; SCHUSTER, F.; MASKROT, H.; On the origin of the high tensile strength and ductility of additively manufactured 316L stainless steel: multiscale investigation. Journal of Materials Science and Technology. v. 41, p.209-2018, 2020.  FALCÃO, D. F.; FRANÇA, A. P.; LONGO, O. C.: “Fontes de recursos para financiamento da incorporação imobiliária.” Brazilian Journal of Development, v.7, n.9, p.87742-87768, sep. 2021.  HAMZEH, R.; ZHONG, R. X.; XUN W.; A survey study on industry 4.0 for New Zealand manufacturing. Procedia Manufacturing, v.26, n.6, p.49-57, 2018.   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Additive manufacturing in maintenance engineering: repair and restoration through dld technology / Fabricação de aditivos em engenharia de manutenção: reparo e restauração através da tecnologia dld

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