支持结构优化高质量的金属增材制造与激光粉床融合:一个数值模拟研究研究
Antonios Dimopoulos1, Mohamad Salimi2, Tat-Hean Gan1,2,3
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Brunel University London, Uxbridge UB8 3PH, UK.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 25, 2023
概括
在金属增材制造 (AM) 中使用激光粉床融合 (LPBF) 优化支结构可以减少残余应力并提高零件质量. 块支提供优越的热性能,最大限度地减少曲和提高组件完整性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 制造业 制造技术 制造技术
背景情况:
- 金属增材制造 (AM) 允许复杂,轻量级的组件.
- 激光粉床融合 (LPBF) 是一种关键的AM技术,但受到高余应力的影响,导致零件缺陷和故障.
研究的目的:
- 评估LPBF中各种支结构的热行为.
- 优化支设计以减少支体积和残余应力.
- 为了确保金属AM工艺中的高质量打印.
主要方法:
- 在LPBF机器上使用块型支器对L形标本进行实验性打印.
- 数字模拟用于验证实验结果并分析线,轮和圆支.
- 实验设计 (DOE) 和支持结构评估的多目标优化.
主要成果:
- 块支在LPBF过程中表现出极好的热性能.
- 与低密度支相比,高密度支显示出更好的温度分布.
- 发现圆型支更容易出现曲问题.
结论:
- 支结构设计显著影响LPBF的热行为和残余应力.
- 块和高密度支在减轻缺陷和提高印刷质量方面是有效的.
- 研究结果为推进金属增材制造在航空航天,医疗和汽车行业的应用提供了指导.
