Конференції

Моделювання деформації порошкового середовища в технології інжекційного 3D-друку

  
Д.Олумор 2,
 
Е.Торесані 2,
  
Є.Олевський 2
 

1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , вул. Омеляна Пріцака, 3, Київ, 03142, Україна
2 Державний університет Сан-Дієго, вул. Кампаніле Драйв 5500, Сан-Дієго, CA 92182, США
ndriimaximenko@gmail.com

Порошкова металургія - Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, 2022, #01/02
http://www.materials.kiev.ua/article/3376

Анотація

Стаття присвячена дискретно-елементному моделюванню поведінки гранульованого середовища в технології інжекційного 3D-друку. Головна особливість цієї технології полягає в адитивному нарощуванні заготовки тонкими шарами порошку і склеюванні зв’язкою тих елементів шарів, які відповідають заданій формі заготовки. За вимогами технології, товщина нанесених шарів не може перевищувати трьох діаметрів частинок порошку. Це призводить до появи розмірних ефектів і унеможливлює континуальне моделювання. Дискретне моделювання порошку дозволяє передбачити взаємний рух частинок під час їх нанесення та вирівнювання, оцінити перерозподіл густини та зсувні деформації в шарі порошку. Для забезпечення рівномірності адитивного нанесення шарів порошку на кожному кроці здійснюється їх вирівнювання лезом, що рухається вздовж нанесеного шару порошку. Встановлено, що викривлення вже склеєних елементів заготовок в підповерхневих шарах порошкового насипу залежить від ширини леза, яке використовують для вирівнювання поверхневого шару: якщо ширина леза значно переважає розмір частинок порошку, гранульований насип зазнає значних збурень. Запропоновано емпіричне рівняння, що пов’язує викривлення тонкостінних заготовок під впливом поверхневого вирівнювання з шириною леза та товщиною шару нанесеного порошку. Показано, що викривлення обернено пропорційне товщині адитивного шару і прямо пропорційне кількості порошку, яке зміщується лезом при вирівнюванні. Досліджено вплив параметрів нанесення порошку на розподіл густини в порошковому насипі. Проведено порівняння результатів моделювання і експериментальних даних, отриманих при інжекційному 3D-друці керамічних заготовок. Всі обчислення здійснені за допомогою відкритої бібліотеки програм «Open Source Bullet Physics SDK Library», що дозволило дослідити динаміку деформування гранульованого середовища з урахуванням тертя та розсіяння енергії при взаємодії частинок порошку.


ВІДТВОРЕННЯ ФОРМИ ВИРОБУ, ДЕФОРМАЦІЇ, ДИСКРЕТНЕ МОДЕЛЮВАННЯ, ІНЖЕКЦІЙНИЙ 3D-ДРУК, НАНЕСЕННЯ ПОРОШКУ