Моделирование методом наплавления

Июль 31, 2022

Главная
Информатика
Моделирование методом наплавления

Содержание

2. МЕСТО В КЛАССИФИКАЦИИ
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ Загрузка материала; Перевод его в жидкое состояние; Приложение давления; Экструзия через сопло; Нанесение вдоль
4. ЭКСТРУЗИЯ Выбор диаметра сопла – установление компромисса между скоростью построения и точностью. При этом толщина стенок
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА Где D – диаметр сопла; N – скорость винта; φ – угол винта; Н
6. УПРАВЛЕНИЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ Масса питающей головки приводит к замедлениям при каждом изменении направления движения; Для обеспечения геометрической
7. ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СТРУКТУРЫ Могут быть выполнены из материала детали или вторичного материала. Поддержки из материала детали позволяют
8. НАПЛАВЛЕНИЕ ABS-ПЛАСТИКА Акрилонитрилбутадиенстирол, (C8H8)x·(C4H6)y·(C3H3N)z Загружается в установку в катушках, после чего нагревается, проходя через сопло, и
9. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕНИЯ
10. ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДА Невозможно создание острых углов в модели (ограничено радиусом сопла); Скорость построения ограничивается скоростью течения
11. СОВРЕМЕННЫЕ БЫТОВЫЕ 3D ПРИНТЕРЫ Появились в связи с низкой стоимостью материалов и комплектующих; Могут поставляться в
12. КОНТУРНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО Позволяет в автоматизированном режиме возводить несущие и ограничивающие конструкции. В качестве материала – специальный
13. ПОСТРОЕНИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ
14. ЛУЧЕВОЕ НАПЫЛЕНИЕ Основано на подаче порошка или проволоки в заданную точку и локальном расплавлении подложки. Материал
15. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА Подсистема осаждения включает сопло подачи порошка, оптическую систему, трубку с инертным газом и датчики.
16. СИСТЕМЫ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА Порошковая При распылении порошка он оказывается частично не связанным и может быть использован
17. НАПЛАВЛЕНИЕ Ti-ПОРОШКА
18. МАТЕРИАЛЫ И МИКРОСТРУКТУРА Чаще всего для напыления используются металлы с хорошей свариваемостью. Добавление в зону плавления
19. ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА Значения параметров доступны для корректирования пользователем в зависимости от материалов и задач. Параметры относятся
20. СВЯЗЬ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ И СВОЙСТВАМИ Структура создаваемой детали зависит от скорости отвердевания и температурных градиентов в
21. ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ Высокая плотность и широкие возможности управления структурой; Низкое разрешение (от 0,25 мм) и
22. АДДИТИВНО-СУБСТРАКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ
23. МНОГООСЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ В отличие от традиционного подхода с плоскими слоями позволяют реализовать плавные криволинейные формы. Представители:
24. МНОГООСЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ
25. ВЫДАВЛИВАНИЕ МАТЕРИАЛА Предусматривает осаждение жидкого или расплавленного материала через сопло. Может включать систему предварительного сканирования подложки
26. ПЕРООБРАЗНЫЕ УСТРОЙСТВА Работает на принципе обмакивания пера в чернила и переноса их на подложку. Используется для
27. АЭРОЗОЛЬНОЕ НАПЫЛЕНИЕ И СПРЕИ Процесс последовательного перевода жидкости во взвешенное состояние и ее осаждения в потоке
28. ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ Изначально использовалась для нанесения покрытий; Газы различных составов могут подаваться последовательно
30. Скачать презентацию

Слайд 2

МЕСТО В КЛАССИФИКАЦИИ

Слайд 3

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Загрузка материала;
Перевод его в жидкое состояние;
Приложение давления;
Экструзия через сопло;
Нанесение вдоль

заранее заданной траектории;
Связывание материала с уже существующей твердой структурой
Добавление поддерживающих структур для сложных элементов

Слайд 4

ЭКСТРУЗИЯ
Выбор диаметра сопла – установление компромисса между скоростью построения и точностью.
При

этом толщина стенок в модели должна быть как минимум в два раза больше диаметра используемого сопла.
Используемый процесс отличается от традиционного отсутствием винтовой подачи.

Скорость материала на выходе из сопла определяется как
А удельный расход материала как

Слайд 5

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
Где D – диаметр сопла;
N – скорость винта;
φ –

угол винта;
Н – глубина винта;
В – ширина канала;
Δр – изменение давления вдоль канала;
η- динамическая вязкость;

Скорость материала на выходе из сопла определяется как
А удельный расход материала как
Усилие сдвига
Таким образом, скорость потока

Слайд 6

УПРАВЛЕНИЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ
Масса питающей головки приводит к замедлениям при каждом изменении направления

движения;
Для обеспечения геометрической точности используется предварительное очерчивание контура.

Слайд 7

ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СТРУКТУРЫ
Могут быть выполнены из материала детали или вторичного материала.
Поддержки из

материала детали позволяют реализовать максимально простую конструкцию, но требуют предельной аккуратности при отделении.

Поддержки из вторичного материала проще в обращении, но предполагают наличие в конструкции более одного экструдера.

Слайд 8

НАПЛАВЛЕНИЕ ABS-ПЛАСТИКА
Акрилонитрилбутадиенстирол,
(C8H8)x·(C4H6)y·(C3H3N)z
Загружается в установку в катушках, после чего нагревается, проходя

через сопло, и подается в зону построения.

Примерная толщина слоя от 0,078 мм

Слайд 9

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕНИЯ

Слайд 10

ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДА
Невозможно создание острых углов в модели (ограничено радиусом сопла);
Скорость построения

ограничивается скоростью течения материала;
Следует учитывать анизотропию создаваемого материала при проектировании.

Слайд 11

СОВРЕМЕННЫЕ БЫТОВЫЕ 3D ПРИНТЕРЫ
Появились в связи с низкой стоимостью материалов и

комплектующих;
Могут поставляться в разобранном виде;
Используют ABS или PLA пластик;
Имеют близкие к промышленным разрешения по осям, но меньшие габариты рабочей зоны.

Слайд 12

КОНТУРНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Позволяет в автоматизированном режиме возводить несущие и ограничивающие конструкции.
В качестве

материала – специальный бетон, армированный металлической или полимерной микрофиброй.

Пригодна для простых архитектурных форм с закрытой планировкой, т.к. не позволяет выполнять построение поддерживающих структур.

Слайд 13

ПОСТРОЕНИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ

Слайд 14

ЛУЧЕВОЕ НАПЫЛЕНИЕ
Основано на подаче порошка или проволоки в заданную точку и

локальном расплавлении подложки.
Материал (чаще всего металлический порошок) подводится в место наплавления одновременно с энергией (лазером, потоком электронов или плазменной дугой).

Требуется использовать материал поддержки или многоосевое управление.

Слайд 15

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА
Подсистема осаждения включает сопло подачи порошка, оптическую систему, трубку с

инертным газом и датчики.
В качестве подложки может быть плоская пластина или дорабатываемая деталь.
Их взаимное перемещение управляется по 3-5 осям.

Высокая скорость подачи порошка позволяет выполнять его подвод по невертикальным направлениям.

Слайд 16

СИСТЕМЫ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
Порошковая
При распылении порошка он оказывается частично не связанным и

может быть использован повторно, но это снижает управляемость процесса осаждения.

Проволочная
Обеспечивает 100% эффективность подачи для построения простых форм или объектов, допускающих пористость.
Требует периодического использования процессов удаления материала.

Слайд 17

НАПЛАВЛЕНИЕ Ti-ПОРОШКА

Слайд 18

МАТЕРИАЛЫ И МИКРОСТРУКТУРА
Чаще всего для напыления используются металлы с хорошей свариваемостью.
Добавление

в зону плавления материала отличного от основного материала детали позволяет создавать различные сплавы.
Соединение разнородных не сочетаемых материалов приводит к образованию трещин в структуре детали под действием остаточных напряжений.

Размер частиц 20-150 мкм

Слайд 19

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА
Значения параметров доступны для корректирования пользователем в зависимости от материалов

и задач.
Параметры относятся к категориям, описывающим систему подачи порошка, лазер и механические приводы по осям.

Шаблон сканирования также играет важную роль в формировании качества детали.
Необходимо изменять направление сканирования при переходе от слоя к слою, чтобы минимизировать остаточные напряжения в формируемой детали.

Слайд 20

СВЯЗЬ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ И СВОЙСТВАМИ
Структура создаваемой детали зависит от скорости отвердевания

и температурных градиентов в зоне наплавления, и может быть предсказана на основе экспериментально составленных карт.

Слайд 21

ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ
Высокая плотность и широкие возможности управления структурой;
Низкое разрешение (от

0,25 мм) и качество поверхности (от 25 мкм);
Низкая скорость построения (25-40 г/ч.)
Возможность направленного и нелинейного отверждения;
Используется для восстановления сложной геометрии;
Нанесение покрытий;
Многоосевое управлением подачей материала;

Слайд 22

АДДИТИВНО-СУБСТРАКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Слайд 23

МНОГООСЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ
В отличие от традиционного подхода с плоскими слоями позволяют реализовать

плавные криволинейные формы.
Представители:
Поверхностное осаждение
Криволинейное ламинирование

Слайд 24

МНОГООСЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Слайд 25

ВЫДАВЛИВАНИЕ МАТЕРИАЛА
Предусматривает осаждение жидкого или расплавленного материала через сопло.
Может включать систему

предварительного сканирования подложки для ориентации сопла по нормали к ней
Обычно имеет полноценное 3х осевое управление.

Слайд 26

ПЕРООБРАЗНЫЕ УСТРОЙСТВА
Работает на принципе обмакивания пера в чернила и переноса их

на подложку.
Используется для нано-масштабных объектов (разрешение 5нм);
Основной материал формируемой детали находится во взвешенном состоянии в жидкости.

Слайд 27

АЭРОЗОЛЬНОЕ НАПЫЛЕНИЕ И СПРЕИ
Процесс последовательного перевода жидкости во взвешенное состояние и

ее осаждения в потоке несущего газа;
Вещество также может переноситься высокоэнергетическим тепловым потоком или лазером;

Слайд 28

ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ
Изначально использовалась для нанесения покрытий;
Газы различных составов

могут подаваться последовательно или смешиваться;
Позволяет осаждать уникальные керамические материалы;
Характеризуется невысокой скоростью процесса и относительно высокой сложностью и стоимостью;

Моделирование методом наплавления

Содержание

МЕСТО В КЛАССИФИКАЦИИ

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯЗагрузка материала;Перевод его в жидкое состояние;Приложение давления;Экструзия через сопло;Нанесение вдоль

ЭКСТРУЗИЯВыбор диаметра сопла – установление компромисса между скоростью построения и точностью.При

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА Где D – диаметр сопла;N – скорость винта;φ –

УПРАВЛЕНИЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕММасса питающей головки приводит к замедлениям при каждом изменении направления

ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СТРУКТУРЫМогут быть выполнены из материала детали или вторичного материала.Поддержки из

НАПЛАВЛЕНИЕ ABS-ПЛАСТИКААкрилонитрилбутадиенстирол, (C8H8)x·(C4H6)y·(C3H3N)zЗагружается в установку в катушках, после чего нагревается, проходя

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕНИЯ

ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДАНевозможно создание острых углов в модели (ограничено радиусом сопла);Скорость построения

СОВРЕМЕННЫЕ БЫТОВЫЕ 3D ПРИНТЕРЫПоявились в связи с низкой стоимостью материалов и

КОНТУРНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВОПозволяет в автоматизированном режиме возводить несущие и ограничивающие конструкции.В качестве

ПОСТРОЕНИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ

ЛУЧЕВОЕ НАПЫЛЕНИЕОсновано на подаче порошка или проволоки в заданную точку и

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССАПодсистема осаждения включает сопло подачи порошка, оптическую систему, трубку с

СИСТЕМЫ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛАПорошковаяПри распылении порошка он оказывается частично не связанным и