分析SLM在成型過程中數值模擬技術的應用

2021-01-07 電子發燒友
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分析SLM在成型過程中數值模擬技術的應用

3D列印網 發表於 2020-03-18 11:40:51

（文章來源：3D列印網）

SLM成型過程溫度可達到幾百上千度，溫度變化較大，容易產生熱應變、熱應力，致使SLM成型件內部存在殘餘應力。如果SLM成型過程控制不好，容易產生層間結合不好，導致成型過程失敗。在SLM成型過程中，雷射束在極短時間內熔化金屬粉末，金屬熔點高，溫度動態變化就需要很大，於是成型過程中的熱應力、熱應變也會實時變化。SLM成型過程中會發生裂紋、翹曲、脫層等問題，致使其成型過程失敗或成型件機械性能下降，這主要是因為SLM成型過程中溫度梯度、熱應力和熱應變較大。

由於在實驗中很大測得應力、應變的值，因此利用有限元模擬法查看應力、應變，可以預測SLM成型過程中可能產生的缺陷與變形。用理論的方法藉助有限元數值模擬方法來研究SLM成型過程，揭示溫度場、熱應力場、熱應變場的分布情況為優化工藝參數、預測防止缺陷提供了重要的技術手段，為SLM技術提供理論支持。

利用有限元模擬軟體模擬SLM成型過程，可以有效直觀的獲得SLM過程瞬態溫度場及應力場的變化規律，從而應用到實踐中，避免或減少溫度梯度過大及應變的產生，可以節約成本節約時間。

之前研究人員對SLM的模擬大多使用ANSYS或者COMSOL，並沒有專門應用於SLM的仿真軟體，近兩年隨著金屬的列印的火熱與研究升入，不少國家推出了金屬列印專用的仿真軟體。

1.exaSIM，exaSIM由3DSIM公司針對金屬3D列印工藝優化而開發，與Sigma Labs共同合作以創建能夠檢驗和保證3D列印金屬部件質量可靠的測試與解決方案。

2.Amphyon，Amphyon是德國的創業公司Additive Works開發的基於仿真的金屬增材製造預處理軟體，能夠預測和避免零件在3D列印過程中發生變形、裂紋、表面質量差、密度不足等問題。

3.Stratonics，Stratonics通過硬體與軟體的結合實現對列印過程的監測與控制，為了達到對熔池熱的監測，與通過相機來逐層拍攝的方法不同的是，針對於LENS技術和SLM技術，Stratonics的高解析度熱成像的感應器是基於雙波長的測量感應方法，結果絕對準確，是真實有效的溫度測量技術。從而可以獲得材料加熱熔化過程的溫度變化，以及它如何傳導熱量和如何冷卻的詳細數據。

4.Simufact Additive，Simufact Additive由日本MSC Software公司開發，該軟體可對造型過程中發生的熱變形等的影響進行形狀及支撐結構的設計，同時具備與從列印床切斷部件、去除支撐結構、熱等靜壓（HIP）等工藝有關的功能。
      （責任編輯：fqj）

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