新型仿真启发的辊筒扩展策略适用于细颗粒和高黏聚度金属粉末
摘要：金属粉末增材制造中，当使用细粉末时，通常会使用滚筒进行铺展。然而，细金属粉末的内聚性仍然存在挑战，导致低密度和/或不一致的层在不达标的铺展条件下形成。在这里，通过使用集成的离散元素-有限元素（DEM-FEM）框架进行计算参数研究，我们探索了基于滚筒的策略，预测可以获得高粘结力的粉末层。示例原料是一种Ti-6Al-4V 0-20微米粉末，使用基于实验校准的自相似方法来模拟。计算研究探索了新颖的滚筒运动学，包括反向旋转，以及施加在标准刚性滚筒上的角度和横向振动，以及带有柔性或非粘附表面的涂层滚筒。结果表明，这些方法中的大多数可以成功铺展高内聚力的粉末，具有高堆积密度（单层介于50\%-60\%）和层均匀性，前提是滚筒的角度/振动相对于横向速度以及滚筒表面摩擦足够高。关键是，这些铺展方法在面临不断变化的基底条件（通过表面能的降低进行模拟）时表现非常强大，这在LBPF或BJ中可能会出现，其中基底特性是复杂的多物理过程（即粉末熔化或粘结剂浸润）的结果。特别是，建议将已识别的滚筒运动学与柔性表面涂层相结合，这些涂层已知可以减少工具损坏和层中颗粒的纹理，以便进行未来的实验研究。
作者：Reimar Weissbach, Patrick M. Praegla, Wolfgang A. Wall, A. John Hart, Christoph Meier
论文ID：2306.06013
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2023-06-12