在《华尔街日报》最近发表的一篇文章加法制造,研究人员提出了一个模拟的烧结收缩在加法制造硅绿色的身体。
研究:模拟在烧结收缩加法制造的硅绿色的身体。图片来源:Alex_Traksel / Shutterstock.com
背景
由于模具的限制和成本的工具,以及耗时的塑造过程,设计复杂的高温陶瓷组件是受限的。克服这些约束加法制造(AM),通常被称为三维(3 d)打印。最后的陶瓷部分的微观结构和力学性能取决于一个绿色的身体形状和致密化。
估计在致密化过程中发生收缩和变形,可以帮助规划绿色身体相应的零件几何精确和减少后处理带来他们需要的尺寸公差。金属和陶瓷、粘性烧结的Skorohod-Olevsky现象学模型(位)被广泛应用。对所有原料,没有烧结模型参数确定。
帮助设计和开发绿色的身体,可能导致维精密陶瓷部件,计算方法计算相对密度、收缩系数,并强调与烧结复杂几何图形需要进一步发展。三维有限元法(FEM)可以模拟和预测阐释几何变化。
目前,绿色的身体大小的使用经验规模因素,负责计划的步骤过程中收缩。准确的流程模型和模拟打开路径的自动化生产任何最后部分设计使用绿色的身体形状/大小合成。
关于这项研究
在这项研究中,作者实现了位模型作为一个用户定义的蠕变模型的三维有限元程序。位模型的参数,如表面能和粘度,被减少校准实验和预期相对密度之间的区别。测定的参数,定义了一个误差测量和利用微分进化全局优化来减少错误。
尺寸变化的团队调查分析构建绿色的身体在烧结和聚合物燃烧过程。时间——温度周期通常用来制造陶瓷块绿色的尸体被跟踪密度变化。失真和体积变化在3 d印刷陶瓷的烧结被位预测烧结模型,允许工程师设计几何图形的最后部分和派生自动产生绿色的身体。
研究人员设计了一个圆柱的高度和半径5毫米,受到重力和热负载校准位免费烧结的材料常数模型。相对密度的变化是使用商业有限元分析软件模拟,Simulia,轴对称有限元模型。位模型是使用一个用户定义的子程序,实现和时间运用粘塑性的位移场进行了分析。计算了体积收缩测量组件的尺寸。
观察
当温度超过1000°C,由烧结收缩压力预测模型的进化压力。部分的外半径,·冯·米塞斯应力估计在4.2和12.28 MPa之间的范围。圆盘和矩形板试样几何,线性增加铸件的21.7%和25.91%计算y方向。
在加热过程中绿色的身体,整个减肥是大约34%。硅从石英、方石英的相变诱导裂缝随着烧结温度的增加超过1250°C。
由于陶瓷粒子的浓度降低层间和打印道路,3 d打印组件缩小沿着印刷轴比在其他方向。欧洲杯猜球平台因此,必须应用适当的形状变形字段,和打印方向也应该被认为是部分的拓扑结构,如内部压力分布。绿色的身体产生必要的几何图形的最终烧结陶瓷几何图形可以利用逆优化问题产生的解决方案技术,采用该模型。
结论
总之,本研究阐明烧结模型参数校准方法的发展利用全局优化技术,有限元模拟和实验数据。收缩的进化和相对密度的烧结过程中任意形状的三维打印硅标本估计使用与位烧结模型数值模拟。
全球误差最小化膨胀法实验标本和模型预测的数据被用来校准常数所必需的烧结模型。任意形状的三维部分的收缩行为建模在烧结是利用有限元分析和实验数据相比,使用校准常数。
拟议的方法被认为是铸件orthotropy内部刚度的力学与身体的拓扑,和内部强调,影响部分的明显优势。
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源
Kakanuru, P。Pochiraju, K。加法制造,模拟在烧结收缩的硅绿色的身体。加法制造102908 (2022)。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860422003050
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