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增材制造案例分享之变形补偿

2017/12/25    来源:ANSYS        
关键字:增材制造  变形补偿  exaSIM  
本技术简介介绍了英国沃灵顿的Croft Filters公司如何使exaSIM纠正“凸出”变形问题,并生成精确的部件。

    需要克服的挑战是什么?

    大部分采用金属激光粉末床AM的部件都会发生变形。即便是经验丰富的用户凭直觉也很难理解复杂部件在构建过程中会如何变形。在理解变形之后,设计人员仍然面临着校正变形的难题。ANSYS exaSIM可在制造过程中提供用于生产精确部件的补偿几何结构,从而解决变形问题。

    本技术简介介绍了英国沃灵顿的Croft Filters公司如何使exaSIM纠正“凸出”变形问题(参见图1),并生成精确的部件。

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    图1. Croft Filters生产的过滤器在本应为垂直壁面的地方显示有凸出部分。

    如何使用仿真克服挑战?

    Croft Filters专门创建定制的金属AM过滤器;但即便拥有多年的丰富经验,该公司在制作部分几何结构时仍会面临困难。图1所示的钻石过滤器就是高难度的几何结构之一。初始部件在网格到固体环过渡稍下方的网格部分有凸起。总体来说网格结构构建得十分精确,问题在于这个凸出部分属于制造异常还是制造过程中可预测的人为问题。

    经过分析后,exaSIM显示该几何结构存在可预测的行为。实际和预测的过滤器及其相对直径的对比情况如图3所示。部件变形的逐层动画以及无顶环的结构显示,在构建顶环之前网格部分的精确度非常高(参见图2)。顶环制造过程中的收缩力造成了网格中出现凸出部分。设计人员通过对反转部件进行仿真和构建,以查看凸出部分是否会在靠近反转结构上部分的网格中调换两端,从而进一步验证上述结论。仿真精确预测凸出部分在过滤器反转后会改变两端(参见图4)。

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    图2. 在添加顶环之前仿真和物理构建的图像均未显示凸出部分

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    图3. 初始几何结构的仿真结果与测量结果对比

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    图4. 仿真可精确预测,反转过滤器在靠近顶环下方的不同网格区域有凸出部分。

责任编辑:张纯子
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