面向增材制造控形与控性的多尺度力学设计(3)
在增材制造过程中,可能会出现打印部件变形、翘曲、孔隙、微裂纹等问题。增材制造工艺参数仿真主要研究加工参数、粉末、几何构型等因素对于变形、残余应力、部件内部组织及性能的影响。
通过宏观尺度上增材工艺仿真分析,可以预测部件在打印过程中可能出现的变形、翘曲等问题,合理优化零件结构形状、摆放位置和打印支撑结构来减小结构内部应力及变形等问题。基于增材ANSYS Additive工艺仿真软件的分析流程如图12所示。
图 12 增材工艺仿真流程
对于变形难以控制的结构产品,可以采用ANSYS Additive仿真软件工具的变形补偿功能,来降低成形零件的失真度,前提是需要实验标定固有应变因子。
产品结构设计的方法有很多,本篇无法一一详细地讲解,在此主要跟大家简单地阐述一下基于增材思维的产品结构设计。
受限于传统工艺的制造方法约束,很多通过拓扑优化、创成式设计等方法设计的产品无法制造出来。在增材制造领域,拓扑优化和创成式设计将会大行其道。增材制造这种工艺约束较少,基本上可以不受限制地将拓扑优化和创成式设计等设计的产品结构制造出来。
图13所示为安世亚太设计并采用公司DLM-280(SLM打印工艺)设备打印的一款用于5G通讯小基站的散热器,该散热器整体结构较为复杂,传统工艺很难制造,因此我们主要考虑采用SLM增材工艺来制造,且在设计过程中采用了无支撑设计,大大降低了产品的后处理时间,也节约了打印成本。
和传统的散热器相比,在相同的边界条件下该散热器整体散热性能提升了30%,在局部高温区,散热性能提升高达63%,解决了传统散热器整体散热性能不强以及在局部温度过高的问题。
图 13 5G通讯小基站散热器
图14 基于增材思维设计并制造的3D打印个性化定制鞋中底及最终成鞋
图14所示为基于安世亚太鞋中底设计流程设计并采用激光选区烧结设备生产的个性化定制TPU鞋中底及最终成鞋。经一定范围的客户试穿,该鞋穿着舒适,弹性好,透气性高,轻便耐用,客户满意度较高。
文章来源:《实验力学》 网址: http://www.sylxzz.cn/zonghexinwen/2021/0524/641.html