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模拟提高了金属3D打印的工艺可靠性

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-06-05 09:26

  增材制造可以生成创新的仿生设计,例如拓扑优化。借助Additive Print,模拟专家Ansys为设计师和工艺工程师添加了一个工具,使其工作更轻松。

  可靠的3D打印流程:Additive Print软件支持设计人员和流程工程师确保产品质量。

  在增材制造中,逐层堆积、熔化、凝固和冷却是高要求的工艺,决定了成品部件的性能。特别的挑战包括部件的尺寸精度、所需的材料结构和工艺可靠性,以避免在移除支撑结构时的瑕疵和所谓的刀片碰撞,其中部件和生产头碰撞。

  3D打印过程的仿真与优化

  为了确保增材制造的生产和产品质量,Ansys开发了Additive Print,这是一种专门针对设计师和工艺工程师的工具。他们可以在基于Web的平台上模拟和优化金属3D打印的制造过程。

  支持结构自动创建

  为此,部件的STL几何体被上载并与自动生成的支撑结构互补。如果需要,还可以集成手动定义的支撑结构。组件几何体自动光栅化并以体素的形式显示,用户根据结构定义体素大小。局部细化可以自动用于可视化曲率。材料属性从材料数据库中选择,或由用户定义和分配。

  3D打印仿真提供了组件变形的信息

  计算基于以下三种方法之一:

  假设应变假定均匀伸长,并根据部件几何形状确定预期的变形。通过使用表征机器和材料特性的参考压力进行校准来确定应变。

  扫描模式考虑了曝光策略的影响,并为每一层导出方向应变。为此,所选机器制造商的扫描模式由构建文件直接读取,或者作为使用扫描模式生成器的添加打印生成。

  热应变执行热机械分析,其中分辨率高达15μm的热分析可以高精度地显示热历史,从而可视化累积的循环热应变(热棘轮)。

  作为分析的结果,可以确定构建板上的部件的变形或者在从板上分离之后的变形。此外,应变结果可用于评估支撑破损的风险。

  3D打印提供以下选项以最小化组件扭曲:

  替代工艺参数允许通过选择不同的工艺参数(层厚度,激光功率,激光速度,预热温度)来评估如何最小化失真。

  优化的支撑结构显示了如何通过使用可变间距或可变厚度调整支撑结构来减少翘曲。

  几何补偿为STL文件提供失真值。因此,考虑了由制造过程引起的变形,使得制造过程中的部件几何形状尽可能接近目标几何形状。

  平衡生产力和质量

  通过2019.1版,Additive Suite提供了进一步的功能,以提高机器的生产率。激光功率和速度是两个主要参数,可以对施工速度产生积极影响,但也会对施工质量产生影响。模拟可以帮助找到比标准机器设置更好的设置,标准机器设置应涵盖通用应用领域。

  对过程控制的详细分析允许调整这些参数,从而在施工速度和产品质量之间实现最佳平衡。例如,可以单独考虑熔池,孔隙率,各层中的热分布以及晶粒尺寸和取向。