Компания КАДФЕМ Си-Ай-Эс показала, как с помощью численного моделирования предотвратить деформацию изделия при 3D-печати металлом

Среди спикеров конференции выступил Евгений Кишов, инженер по топологической оптимизации и аддитивным технологиям компании КАДФЕМ Си-Ай-Эс, элитного партнера ANSYS. Он представил результаты численно-экспериментального исследования деформированного состояния деталей, напечатанных методом SLM из жаропрочного сплава на никелевой основе.

Численное моделирование процесса 3D-печати помогает решить ряд вопросов на этапе подготовки производства, например, определить температурные напряжения в изделии и места потенциального трещинообразования или выявить деформированное состояние изделия после печати и провести коррекцию геометрии, чтобы обеспечить точность формы. В основе этой технологии лежит метод конечных элементов и его реализация в виде связанного решения тепловой и механической задачи.

Одной из отраслей, в которой ее применение может быть особенно актуально – авиационное и космическое двигателестроение. Это связано с тем, что, во-первых, использование 3D-печати позволяет снизить массу двигательной установки и, следовательно, повысить эксплуатационные характеристики аппарата. Во-вторых, аддитивные технологии могут сократить затраты на производство, например, за счет уменьшения сроков изготовления опытных образцов и времени простоя конструкторского подразделения. Кроме того, в этих отраслях промышленности значительную часть изделий составляют тонкостенные детали сложной формы, особенно подверженные короблению в процессе селективного лазерного сплавления.

Евгений Кишов продемонстрировал участникам результаты численного моделирования процесса 3D-печати с использованием сырья отечественного производства. Он также провел сравнение отклонения формы образцов из этого материала, напечатанных методом SLM в АО «Центр аддитивных технологий», от размеров, полученных в результате численного моделирования. Для определения фактической формы образцов использовалось 3D-сканирование. Результаты исследования показали, что численное моделирование с использованием ANSYS Additive позволяет прогнозировать искажение формы деталей не только качественно, но и количественно. Технология также позволяет скорректировать исходную геометрическую модель изделия, чтобы минимизировать его коробление после печати.

«Прогнозирование при помощи моделирования таких конечных характеристик, как деформация, коробление, изменение формы и размеров геометрии детали после печати, является одним из ключевых факторов снижения издержек в аддитивном производстве. Сегодня, когда процесс SLM 3D-печати требует существенных издержек, моделирование позволяет значительно снизить количество заходов для печати конечного изделия с теми размерами и формой геометрии, которые требуются инженеру и предприятию в целом. Издержки компаний при использования численного моделирования процесса аддитивной печати могут сократиться существенно», – говорит Илья Морозов, директор филиала АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» в ПФО.