Влияние геометрии на деформацию тонкостенных деталей при SLM

Abstract

Данное исследование направлено на всестороннее изучение закономерностей влияния геометрических размеров тонкостенных деталей на их деформацию в процессе селективного лазерного плавления (SLM) в аддитивном производстве металлических изделий. Особое внимание уделяется таким ключевым переменным, как длина, ширина и высота деталей. На их основе были построены три отдельные группы моделей, каждая из которых включает по восемь различных образцов с поэтапным увеличением указанных геометрических параметров для более точного анализа зависимости деформации от размеров конструкции. Для каждой группы моделей была проведена детальная численная симуляция процесса 3D-печати с использованием специализированного модуля ANSYS Additive LPBF, позволяющего учитывать тепловые и механические воздействия в процессе выращивания изделия. В ходе виртуального эксперимента собирались данные о напряжениях и деформациях по осям X, Y и Z, а также определялись значения совокупной деформации. Затем, основываясь на результатах моделирования, был организован реальный эксперимент по печати тех же моделей с целью проверки достоверности расчетов. Фактические измерения деформаций напечатанных деталей при разных сочетаниях переменных параметров позволили провести сравнение с данными симуляции. Анализ показал высокую степень совпадения между экспериментальными и расчетными результатами, что подтверждает точность применённого метода численного моделирования и его применимость для прогнозирования деформаций в процессе SLM-печати сложных тонкостенных компонентов.