FEM模拟AlSi10Mg人工物用于增材制造工艺校准与工业计算机断层扫描验证
Cesare Patuelli1, Enrico Cestino1, Giacomo Frulla1
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering (DIMEAS), Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italy.
Materials (Basel, Switzerland)
|July 14, 2023
概括
本研究通过热机械有限元 (FE) 模拟校准了选择性激光融 (SLM) 过程参数. 将模拟结果与工业计算机断层扫描 (ICT) 扫描的制造部件进行比较,显示出很好的一致性,验证了模拟方法用于预测尺寸准确性.
科学领域:
- 制造业 工程 制造工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 选择性激光化 (SLM) 是一种容易出现尺寸不准确的增材制造 (AM) 工艺.
- 在SLM过程中,高温梯度和热膨胀会诱导残余应力,在拆除部件时导致塑料变形.
- 对于制造商来说,在SLM零件中实现高维度精度至关重要.
研究的目的:
- 在SLM中呈现一种用于校准过程参数的新型几何.
- 验证使用热力学有限元 (FE) 模拟来预测零件扭曲的使用.
- 通过优化SLM过程参数来最大限度地减少不合规的部件.
主要方法:
- 为工艺参数校准设计了一种专门的几何结构.
- 该部件使用SLM制造,随后通过工业计算机断层扫描 (ICT) 进行分析.
- 进行了热力学FE模拟,包括在基板分离过程中去除材料.
主要成果:
- 部分扭曲的FE模拟预测与iCT扫描结果保持良好一致.
- 该研究成功地将计算扭曲与实验数据进行了比较.
- 在制造部件和其数字双胞胎之间发现了很高的相关性.
结论:
- 热力学FE模拟是预测和最小化SLM零件尺寸不准确性的可行工具.
- 展示的校准几何和方法使准确的过程参数优化成为可能.
- 这些发现支持在增材制造中使用数字双胞胎进行质量控制.


