Este trabalho apresenta um estudo dos fenômenos de transferência de calor no processo de prototipagem rápida por deposição de metal em camadas sucessivas utilizando soldagem a arco, também chamada de soldagem 3D (3D Welding). O objetivo é desenvolver um modelo simplificado e compreender o processo de transferência de calor e suas relações com os parâmetros de soldagem, de modo a se possibilitar um controle dos ciclos térmicos a que estará sujeito o material depositado. Desenvolveu-se um modelo físico-matemático para a transferência de calor durante o processo de soldagem, o qual é resolvido numericamente pelo método das diferenças finitas, permitindo a simulação de situações típicas desse tipo de processo de fabricação. O modelo numérico desenvolvido foi validado por meio da simulação de casos específicos para os quais se conhecem soluções analíticas. A partir das equações do modelo, definiram-se parâmetros adimensionais, dentre os quais pode-se citar o grupo adimensional π1, relacionado principalmente à velocidade de soldagem. Realizaram-se alguns experimentos numéricos observando a influência desse grupo nas temperaturas máximas, médias e nas amplitudes dos ciclos térmicos que a peça está sujeita.

This work presents a study on the heat transfer phenomena that occur during the process of Rapid Prototyping by layered arc welding metal deposition, also called, 3D Welding. The main goal is to understand the heat transfer process and its relations with the welding parameters, in order to enable a control of the thermal cycles that the deposited material shall be subjected to. A numerical model is developed using the finite difference method to analyze the heat transfer, in order to allow the simulation of certain situations. The numerical model was validated by means of simulating specific cases for which analytical solutions are available. From the theoretical model equations, some dimensionless numbers were defined, among which the so called π1 number, mainly related to the welding speed. Some numerical experiments were carried out in order to allow the observation of its influence on the average and peak temperatures and also on the amplitudes of the thermal cycles which the part is subject to.