见解

金属添加剂制雷电竞充值造:数值建模和仿真的潜在收益和挑战第2部分

这是探讨建模构建室计量学挑战的第二部分。这可以在此处阅读对金属添加剂制造的洞察力的第一部分雷电竞充值

为什么模拟印刷作业如此挑战?

制造过程通常涉及通过接触或非接触机制(力,热)插入能量的能量,以便将材料转换(固态金属工作,添加或去除材料或熔化),并在各个长度尺度上引入结构变化,例如随着肉眼可见的粗糙尺度几何变化,在更细长的尺度上,微结构的变化负责材料过渡。

在传统的制造过程中,对精细尺度的贡献比整个部分的粗长度尺度低的数量级。雷电竞充值增材制造过程将能量插入机理作为点或线源,从而在微观和宏观长度尺度上产生明显的影响。

Fraunhofer金属添加剂制造雷电竞充值。迈克尔·皮奇(Michael Petch)的照片。
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动态力的复杂性

DML和EBM涉及守时热源的运动以融化粉末颗粒并融合它们。所以,雷电竞充值增材制造过程对于模型很复杂至于其他非常动态的力的过程,将其用于制造的零件。通常,AM过程非常耗时,可以使用基于物理的有限元建模来模拟。

使用基本的有限元元素的基本网格,在数值上求解全尺寸(200 x 200 x 200毫米)粉末床金属激光熔化工作将需要10微米或更小的尺寸或更小的尺寸和时间步长10微秒的时间增量,以达到10微秒准确捕获熔体池周围的激光/电子束熔化和凝固的物理。

在均匀的3D网格的情况下,这些参数可导致大约108每层元素1012床上的总元素,以完全捕获一个填充通常的粉末床的单个部分的物理。此外,大约10个10假设生产跨越50小时的实际激光扫描时间,则需要时间增加。

概念激光金属添加剂。迈克尔·皮奇(Michael Petch)的照片。
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57亿年的问题

使用16 teraflop计算机,此大小的数值问题大约需要5.7×1018多年解决。那是57亿年的数十亿年。如上所述,问题不能以实用甚至现实的方式解决。

用于高保真有限元分析的“细网格”(小均匀网格元素)的传统方法需要天文学计算时间来解决全床金属激光熔化问题。

因此,大多数模型仅模拟零件的一小部分或简化的“规范”几何形状。有些还采用自适应网格,其改进区是否被移动。还可以将进一步的简化带入模拟中,以达到更实际的持续时间。示例包括矩阵乘法拖鞋,多尺度的智能矩阵组件,当网格划分发生变化时,不需要重新计算淋巴结连接, +z方向特征模式在几层之后,智能cholesky或phoBC方法。

总之,有限元和体积方法完全适用于金属添加剂制造。雷电竞充值为了预测热场,有效的残留应力和失真,在选择模拟参数(网格密度,求解器类型和模拟的“时间步长”)时需要非常小心。

ARCAM AB金属添加剂制造雷电竞充值。迈克尔·皮奇(Michael Petch)的照片。
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数值分析的艺术

数值分析的艺术也是要找到一种稳定的算法,用于在现实的时间内解决良好的数学问题。准确性总是以速度进行交易,最终,对于任何形式的建模,必须执行一定程度的验证(通过实验或数据分析),以提高人们对所建模的信心。

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特色图显示XJET金属添加剂制造。雷电竞充值迈克尔·皮奇(Michael Petch)的照片。