基于路径的离散建模和工艺模拟用于热塑性化沉积建模技术

科学领域:

• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 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:

• 沉积建模 (FDM) 是一种广泛使用的,具有成本效益的增材制造 (AM) 技术.
• 由于印刷过程中的热应力,FDM零件经常遭受形变形.
• 由于复杂的材料沉积路径,预测这种变形具有挑战性.

研究的目的:

• 为FDM开发一种新的基于路径的离散建模和过程模拟方法.
• 为了提高FDM打印部件的尺寸精度和曲的预测.
• 为复杂的几何形状和其他AM过程提供适用于复杂几何形状的模拟工具.

主要方法:

• 使用离散建模方法,根据过程参数和工具路径重建有限元 (FE) 模型.
• 在ANSYS 2022 R1中使用了出生死亡元素方法 (BDEM) 来模拟热力学合场.
• 定制计算程序是用C++开发的,用于模拟.

主要成果:

• 开发的模拟方法准确地预测了FDM部件的扭曲变形.
• 使用ABS材料的数值示例表明模拟和真实部件变形之间存在很强的一致性.
• 这种方法在复杂几何形状上被证明是有效的.

结论:

• 基于路径的离散建模和模拟方法为预测FDM部件变形提供了可靠的工具.
• 这种方法可以提高尺寸精度,减少3D打印元件的扭曲.
• 这些发现可应用于其他AM工艺和复杂零件设计.