Simufact Additive仿真助力金属粘结剂喷射成型(MBJ)工业化

引 言

烧结过程中“设计”补偿变形的能力被视为是实现金属粘结剂喷射成型(MBJ)快速商业化的关键。针对烧结过程的仿真分析,Simufact Additive软件现已推出了MBJ仿真模块第三个版本,当前版本能够准确模拟烧结过程,预测收缩、塌落度和与摩擦相关的变形问题,无论是“可变形”支撑器还是“非可变形(陶瓷)”支撑器,均可以通过仿真得到“预补偿”几何图形,从而将预补偿模型直接输入到打印机中,保证烧结后的产品精度。文中,通过案例研究,探讨了ExOne公司如何使用Simufact Additive来优化客户所烧结的零件。[首次发表于《金属增材制造》第6卷第3期,2021]

图1 自2016年发布以来,Simufact Additive一直是金属粉末床熔融(PBF)工艺模拟的一流解决方案提供商。此处显示了在Simufact Additive中仿真大型(400 mm)机器上涡轮泵壳体变形的结果

伴随着对MBJ工艺无比的期待,以及整个行业对加快采用MBJ进行大规模批量生产的强烈愿望,一种可以有效模拟烧结工艺的仿真软件尤为重要,Simufact Additive 软件推出的模拟金属粘结剂喷射成型的MBJ模块,满足了市场需求,并且获得用户认可,能够有效帮助客户解决烧结变形问题,对烧结变形能够自动补偿计算。

Simufact Additive MBJ金属粘结剂喷射成型方案

Simufact Engineering一直为金属成形、焊接、连接、热处理和增材制造提供一流的解决方案。凭借深厚的知识和经验,Simufact对如何有效地仿真大多数金属塑性加工工艺有着深刻的理解。

2020年,Simufact将其金属粘结剂喷射成形仿真模块添加到Simufact Additive软件中。Simufact Additive的MBJ烧结仿真模块利用现象学、宏观有限元分析方法来模拟烧结过程中粘结金属材料粉末的热粘塑性行为。对此,Simufact Engineering高级研发经理Kiranmayi Abburi Venkata博士解释道:“烧结过程中的主要机制是粉末材料的扩散和粘结行为,必须在本构关系中捕捉这些行为,以有效模拟烧结过程。”因此Simufact Additive仿真过程考虑到如下因素对烧结结果的影响:

扩散

减少和消除粉末颗粒之间的孔隙。这是导致收缩的主要行为。

重力

由于重力的作用,当金属接近熔化温度时变得更粘稠。

与基板和/或支撑器的摩擦

由于基板和零件或支撑器之间的摩擦而产生的阻力会抑制零件的移动,并导致整体变形以及零件缺陷。

蠕变

在外部载荷(如重力和高温下的摩擦)的影响下,固体材料永久变形或非弹性变形的趋势。

晶粒增长

扩散速率随晶粒尺寸变化。随着晶粒在烧结过程中长大,收缩率降低

使用Simufact Additive仿真MBJ烧结过程

5-10分钟即可完成仿真设置。所需的输入参数包括:

•粘接完成后的生胚几何模型

•根据需要调整支撑器结构并选择类型(可变形或陶瓷)

•烧结曲线,如升温速率、温度和保持时间

•初始相对密度

•摩擦系数

•相关材料特性,如粘度、表面能或收缩率、晶粒尺寸(如果未包含在库中)

在ExOne,工程师可以基于MBJ的仿真结果可靠地交付各种金属的最终零件,其密度高达97%以上,第一次制造时的尺寸精度为1-2.5%,在通过Simufact Additive优化工艺设计(主要是烧结)后,其结果甚至低于1%。

ExOne 成功应用案例

1.金属丝扣Simufact MBJ仿真应用案例

Simufact软件可以考虑不同的摆放方式、不同定型工具对烧结变形的影响。如图2所示,两种烧结方向导致了完全不同的变形趋势。水平方向显示了桥型截面,其中重力是烧结过程中变形的主要驱动因素,在图中也可以看出明显的坍塌。而且,摩擦也有明显的影响,两侧的“腿”在烧结过程中抵抗横向收缩。在垂直方向更受零件和基板之间的摩擦的影响。从这一方向看,由于摩擦而产生的收缩阻力非常明显,烧结结果中顶部比底部窄得多。

图2 水平和垂直烧结方向上目标几何结构的模拟变形

Simufact具备自动变形补偿迭代功能,可以选择不同的优化目标进行补偿,在水平方向自动补偿迭代优化仿真中,补偿迭代六次,实现了公差小于0.5mm的目标,而垂直方向摆放方式只需要两次迭代。图3中突出显示了与目标几何结构相比的补偿迭代几何结构的选择。图4中显示了补偿工序的进展和成功(第六次)迭代的结果。

图3从左到右:目标几何、第一、第四、第六(最终)补偿几何

图4 最终补偿烧结几何体与补偿初始几何体、表面偏差和显示每次迭代最大表面偏差的补偿对话框的比较

图5 丝扣补偿后的结构水平和垂直方向的烧结效果

图5显示了水平和垂直两种摆放方式,在经过软件补偿后的实际打印结果。从视觉上看,模拟软件能够有效地捕捉水平和垂直方向的相关特点,并基于变形来进行补偿从而生成补偿后的几何图形。图6提供了补偿后几何模型经过实际烧结后的成品的扫描数据,与目标几何形状的对比。对于水平和垂直两种摆放方式,零部件与理论数模之间在99%以上的区域上均保持在 +/-0.25 mm的偏差范围内。

图6 在水平与垂直方向将补偿几何体烧结后的扫描数据与目标几何体进行形状比较

2.汽车转向节Simufact MBJ仿真应用案例

图7 模拟变形和实际烧结目标转向节几何结构(带可变形支撑器)

汽车转向节的结构较复杂,直接烧结,变形、塌陷缺陷较严重,这里采用定型工具支撑烧结,模拟预测得到的最终几何结构与烧结目标几何模型的结果的扫描数据具有良好一致性(图8)。虽然不完全在+/-0.5mm的期望公差范围内,但约91%的表面测量结果在该范围内。不可忽略的是转向节尺寸更大,尺寸最宽位置高达72 mm,而丝扣测量为30 mm。毋庸置疑,对于较大尺寸的部件,要求其与较小部件保持相同的绝对公差更具挑战性。通过摩擦系数的额外校准,可能会改善相关水平。

图8 扫描数据和模拟预测的最终几何形状之间的形状比较

以上述案例为例,ExOne在与Simufact Additive的合作中已经取得成功。ExOne已将该软件应用于多个客户项目,并验证了Simufact Additive对MBJ DfAM流程的优化能力与帮助。

ExOne研发总监Kyle Myers表示:“从根本上说,软件是可行的。我们已经用真实的零件和真实的挑战证明了这一点。ExOne的目标是验证Simufact Additive软件是否直观地预测零件变形,经验证答案是肯定的。由于MBJ烧结工艺的数值仿真这一领域非常前沿,我们真的很期待有一款可靠的仿真软件能在MBJ零件设计补偿方面起到改善作用,并希望其能在粘结剂喷射成型市场上走的更远。Simufact软件的不断更新使得它的功能得到再次提升,能够更好的帮助用户理解并加速工艺设计,我们预计整个烧结仿真领域也将继续保持飞速发展。”

结论

在与行业合作伙伴的研发和验证工作中获知,Simufact Additive能够将仿真预测结果与扫描的实测结果之间一致性保持在90%以上。仿真精度高。

金属粘结剂喷射成型(MBJ)工艺有较大潜力将AM3D打印技术推广到更广泛的行业。与其他金属AM3D打印工艺相比,MBJ工艺加工效率高、生产成本低,并且不会因熔化和凝固而产生较高的残余应力和应变。

Simufact Additive作为MBJ工艺的可靠仿真软件,能够帮助工程师快速迭代设计和制造策略,帮助工程师快速确定补偿尺寸,软件同时具备优秀的鲁棒性,能够协助工程师达到研发成本和速度的最佳平衡。

通过Simufact Additive和ExOne的联合研究表明,Simufact Additive可以有效地预测MBJ工艺中复杂的烧结行为,降低金属MBJ工艺在工业化道路上的阻碍。

文献参考:

Simufact Additive: Binder Jetting workflow with sintering simulation (metal-am.com)

更多信息 请关注庭田科技

全国热线:400 633 6258

官方邮箱:info@anscos.com

【文章来自海克斯康工业软件】

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/856256.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Adb - No devices and/or emulators connected.

这条消息是在你尝试使用ADB(Android Debug Bridge)与Android设备或模拟器进行交互时出现的,但系统没有找到任何连接的设备或模拟器。ADB是Android SDK中的一个工具,它允许你与设备进行通信,以执行各种设备操作&#xf…

elementPlus渲染需要权限校验的图片

技术栈&#xff1a;elementPlusvue3 html部分&#xff1a; <el-image :style"{width:width,height:height}" ref"previewimg" :src"previewSrc"></el-image> js部分 /*** 预览图片* param {String} url [图片的地址]*/const showP…

理解计算机Cache

理解计算机Cache 如果我们仔细的查看芯片架构&#xff0c;就会发现里面都有缓存&#xff08; MCU 可能没有缓存&#xff09;&#xff0c;可见缓存的重要性。本文将详细的介绍缓存的基础知识。 1. 什么是缓存 首先考虑一种标量访问的情况。就像下面这段代码&#xff0c;它重复…

json中的dump用法和区别

使用python 3.7和python3.11测试 不使用dumps&#xff0c;json中的数据 import jsonjson_datatest.json data[{ip:2222,model:c://ddd/oo.onnx}] # updatedjson.dumps(data) # print(updated) with open(json_data,w) as file:json.dump(data,file,indent4) 使用dumps之后&am…

18V-120V降12V300m恒压WT5117

18V-120V降12V300m恒压WT5117 WT5117 是一款专为开关电源设计的集成了 150V 高电压 MOSFET 的 DC-DC 控制器。这个设备具备内置高压启动和自供电功能&#xff0c;能够满足快速启动及低能耗待机状态的需求。 WT5117 配备了自适应降频技术&#xff0c;以提升在低负载条件下的转换…

怎么做好现货白银交易?原来三点很重要......

要做好现货白银交易&#xff0c;投资者除了要掌握基本的分析和交易技巧&#xff0c;还有很重要的一点就是耐得住寂寞&#xff0c;学会空仓。一些投资者喜欢短线高频地进行交易&#xff0c;这样做赚的时候可能很快&#xff0c;但如果做不好&#xff0c;回撤也同样可能来得更迅猛…

vmware workstation下centos7屏幕切换及大小调整

虚拟机版本&#xff1a;vmware workstation15.5.2 操作系统版本&#xff1a;centos 7.9.2009 一 图形界面和命令行界面切换方法 在CentOS 7中&#xff0c;可以使用以下方法切换界面&#xff1a; 1 使用快捷键切换&#xff1a;按下Ctrl Alt F2&#xff08;或F3&#xff0…

Android SurfaceFlinger——概述(一)

一、基础介绍 SurfaceFlinger 是 Android 系统中的一个关键组件&#xff0c;负责管理屏幕显示的合成和渲染。 服务角色&#xff1a;SurfaceFlinger 作为一个系统服务独立运行&#xff0c;它不依赖于任何应用程序进程&#xff0c;而是由系统启动并持续运行。窗口管理&#xff1a…

【OpenHarmony4.1 之 U-Boot 2024.07源码深度解析】007 - evb-rk3568_defconfig 配置编译全过程

【OpenHarmony4.1 之 U-Boot 2024.07源码深度解析】007 - evb-rk3568_defconfig 配置编译全过程 一、编译后目录列表二、make distclean三、生成.config文件:make V=1 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- evb-rk3568_defconfig四、开始编译:CROSS_COMPILE=aarch64-…

【星海出品】LogStash

智谱清言 ZhipuAI LogStash | Fluentd Logstash 依赖于JAVA Oracle 修复了 Java 超过一半的问题。所以我们到Oracle 官方网站上下载 java 的JDK&#xff0c;安装方法见之前的文档 LogStash 的核心价值就在于它将业务系统和数据展示系统隔离开来&#xff0c;屏蔽了各自系统变化对…

DOM 改变节点

DOM 改变节点 文档对象模型&#xff08;DOM&#xff09;是 HTML 和 XML 文档的编程接口。它提供了对文档的结构化表示&#xff0c;并定义了一种方式&#xff0c;允许程序和脚本动态地访问和更新文档的内容、结构和样式。在网页开发中&#xff0c;DOM 操作是核心技能之一&#…

单链表的反转

分数 5 作者 李卫明 单位 杭州电子科技大学 1.3 在第1题( 编写程序&#xff0c;建立2个带头结点单链表&#xff0c;输入若干整数将正整数插入第1个单链表&#xff0c;将负整数插入第2个单链表&#xff0c;插入前和插入后单链表保持递增或相等次序&#xff0c;显示2个单链表&…

为什么有人认为Linux不如macOS?

在开始前刚好我有一些资料&#xff0c;是我根据网友给的问题精心整理了一份「Linux的资料从专业入门到高级教程」&#xff0c; 点个关注在评论区回复“888”之后私信回复“888”&#xff0c;全部无偿共享给大家&#xff01;&#xff01;&#xff01;首先要明确你说的是哪个Lin…

如何用SCA工具做好开源软件风险管理?

开源 三句半​​​​​​​ 开源风险难提防 管理策略多思量 SCA工具来帮忙 治理有方&#xff01; 随着开源软件被广泛应用&#xff0c;其带来的风险也日益凸显。往期内容我们探讨开源治理策略&#xff0c;其中风险管理成为了企业和开发者必须面对和解决的重要问题。本文将探讨…

Java练习题1

1.什么是MyBatis&#xff1f; MyBatis是一个支持普通SQL查询、存储过程以及高级映射的持久层框架&#xff0c;它消除了几乎所有的JDBC代码和参数的手动设置以及对结果集的检索&#xff0c;使用简单的XML或注解进行配置和原始映射&#xff0c;将接口和Java的POJO映射成数据库中…

快速自定义表单开发受欢迎的几个优势

为了满足业务需求&#xff0c;低代码技术平台带着更理想的优势特点&#xff0c;广泛用于各中大型企业中&#xff0c;是助力企业实现提质增效、提升开发效率的有力武器。那么&#xff0c;您知道快速自定义表单开发的优势体现在哪里吗&#xff1f;为了帮助大家了解这些详情&#…

路由框架 ARouter 原理及源码解析

文章目录 前言一、ARouter 简介二、ARouter 使用1.添加依赖和配置2.添加注解3.初始化SDK4.发起路由操作 三、ARouter 成员1. PostCard 明信片2. Interceptor 拦截器3. Warehouse 路由仓库4. ARouter 注解处理 四、ARouter 原理五、ARouter 源码分析1. ARouter 初始化1.1 ARoute…

基于SSM的足球联赛管理系统

文章目录 项目介绍主要功能截图&#xff1a;部分代码展示设计总结项目获取方式 &#x1f345; 作者主页&#xff1a;超级无敌暴龙战士塔塔开 &#x1f345; 简介&#xff1a;Java领域优质创作者&#x1f3c6;、 简历模板、学习资料、面试题库【关注我&#xff0c;都给你】 &…

go语言int64转字符串类型

在 Go 语言中&#xff0c;将 int64 类型转换为字符串类型通常使用 fmt.Sprintf 函数或者 strconv 包中的 strconv.Itoa64 和 strconv.AppendInt 方法。下面是两种常见的方法&#xff1a; 1. 使用 fmt.Sprintf&#xff1a; go package main import "fmt" func main…

分布式系列之限流组件

概述 在高并发场景下&#xff0c;请求量瞬间到达&#xff0c;后端服务器即使有缓存、集群主备、分库分表、容错降级等措施&#xff0c;也有可能扛不住这请求量&#xff0c;因此可考虑引入限流组件。限流的目的&#xff1a;防止恶意请求流量或流量超出系统承载。 应用场景&…