S’assurer du succès de l’impression 3D grâce à la simulation

Succès de l’impression 3D grâce à la simulation

| Auteur / Rédacteur: Source : CADFEM / Jean-René Gonthier

Impression de treillis 3D avec optimisation topologique de la densité des mailles.
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Impression de treillis 3D avec optimisation topologique de la densité des mailles. (Source : CADFEM (Suisse) AG)

La fabrication additive permet la production de composants directement à partir de modèles géométriques 3D. La construction couche par couche, la fusion, la solidification et le refroidissement forment un processus précis dont chaque étape influence les propriétés du composant fini.

La précision dimensionnelle des composants, la structure des matériaux souhaitée, tout en évitant les collisions du composant avec l'outil de production, sont des obstacles à surmonter.

Afin d'assurer la qualité des composants imprimés, ANSYS propose un outil dédié aux concepteurs et aux ingénieurs process. Ils peuvent simuler et optimiser intuitivement le processus de fabrication pour l'impression 3D métal.

La géométrie STL de la pièce importée est complétée par les structures de support, générées automatiquement. Sur demande, des structures d'appui définies manuellement peuvent être intégrées. La géométrie des composants est automatiquement maillée et cartographiée efficacement sous forme de voxels. Les propriétés des matériaux sont sélectionnées dans une base de données de matériaux ou définies par l'utilisateur. Le calcul est basé sur l'une de ces trois approches :

  • Approche 1 : considère une dilatation uniforme et détermine la déformation résiduelle attendue après impression, en fonction de la géométrie de la pièce. La dilatation est déterminée par étalonnage à l'aide d'une impression de référence qui caractérise la machine et les propriétés du matériau.
  • Approche 2 : tient compte de l'influence de la stratégie de déposition et en déduit une dilatation directionnelle pour chaque couche. Les modèles de numérisation sont lus via des « build files » directement fournis par les fabricants de machines ou générés par l’outil ANSYS Additive Print.
  • Approche 3 : ajoute une analyse thermomécanique avec une résolution allant jusqu'à 15 µm et permet de cartographier l'historique thermique en tenant compte des cycles de chauffe et de refroidissement (thermal ratcheting) avec un très grand réalisme.

Une optimisation topologique préalable est un complément idéal et simple d’utilisation ; même les utilisateurs occasionnels peuvent s’en servir rapidement, à la fois pour des géométries pleines ou pour des géométries constituées de treillis 3D dont la densité de la maille n’est pas constante.

Additive Print s'adresse aux utilisateurs, sans expérience de la simulation. Ils peuvent évaluer de manière complète des processus d'impression prévus par les concepteurs, les ingénieurs process ou les prestataires de services.

Additive Suite offre des fonctionnalités complètes pour les ingénieurs calculs, les chercheurs et inclut l'optimisation topologique grâce à des structures en treillis, une conversion géométrique aisée, une analyse thermomécanique détaillée avec ANSYS Mechanical Enterprise, ainsi que l'examen de la microstructure des pièces fabriquées par la méthode additive. L’utilisateur peut ainsi créer des prototypes virtuels optimisés par rapport aux effets physiques dus à l’impression 3D.

Pour aller plus loin dans la fabrication additive, CADFEM propose régulièrement des cours de formation. Pour en savoir plus il suffit de consulter le site : www.cadfem.ch et de s'inscrire auprès de Madame Aniko Rakai, tél. 021 614 80 40, aniko.rakai@cadfem.ch MSM

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