THERMO-MECHANICAL MODELING OF ADDITIVE MANUFACTURING

مدل سازی حرارتی مکانیکی تولید افزودنی زمینه، روش شناسی و توصیف تکنیک های مدل سازی را فراهم می کند تا خواننده بتواند شبیه سازی دقیق و قابل اعتماد خود را از هر فرآیند افزودنی انجام دهد. قسمت اول، مقدمه ای عمیق در بنیاد مدل سازی تولید افزودنی، شرح استراتژی های شبکه سازگار، شرح کامل از تلفات حرارتی و بحث در مورد تنش و تحریف باقی مانده را فراهم می کند. قسمت دوم، اساسا مهندسی را در زمینه فرایندهای رسوبدهی انرژی از جمله پوشش لیزر، ساختن LENS، قطعات بزرگ پرتوهای الکترون و بررسی استرسهای باقی مانده و استراتژیهای کاهش تغییر شکل، اعمال می کند. قسمت سوم، مدلسازی حرارتی مکانیکی فرایندهای بستر پودر را با توضیح مدل ورودی گرما، مدل سازی حرارتی مکانیک کلاسیک و مدل سازی مقیاس جزئی مورد بررسی قرار می دهد.

این کتاب به عنوان یک مرجع ضروری برای مهندسین و تکنسین ها در هر دو صنعت و دانشگاهی است، که هر دو تحقیق و تولید در مقیاس کامل را انجام می دهند. فرآیندهای تولید افزودنی باعث تولید انقلابی در سراسر صنعت می شود. این فن آوری ها امکان تولید مقرون به صرفه قطعات کوچک، تعمیر سریع اجزای آسیب دیده و ساخت هندسه هایی که قبلا غیرممکن ساخته شده اند را قادر می سازد. با این حال، گرادیان حرارتی بزرگ ذاتی در این فرایندها، تنشهای باقی مانده و اعوجاج مکانیکی را به وجود می آورند، که می تواند کامپوننت کامل را از تحمل مهندسی کند. روش های هزینه ای برای محاکمه و خطا معمولا برای کاهش ریسک استفاده می شود. مدل سازی عنصر محدود، یک جایگزین قانع کننده است که امکان پیش بینی تنش های باقی مانده و اعوجاج را فراهم می کند و به همین ترتیب یک ابزار برای بررسی روش های کاهش رفع شده قبل از ساختن است.

درک اجزای مهم در مدل سازی عناصر محدود از فرایندهای تولید افزودنی ضروری برای دستیابی به نتایج دقیق است
درک عمیق تر از اینکه چگونه گرادیان حرارتی ذاتی در تولید افزودنی منجر به اعوجاج و استرس های باقی مانده می شود، و چگونگی کاهش این پدیده های نامطلوب
شامل مجموعه ای از استراتژی های مدل ساز برای بهبود کارایی محاسباتی در هنگام شبیه سازی فرآیندهای تولید افزودنی های مختلف است
به عنوان یک مرجع ضروری برای مهندسین و تکنسین ها در هر دو صنعت و دانشگاه است.

Die thermo-mechanische Modellierung der additiven Fertigung bietet den Hintergrund, die Methodik und die Beschreibung von Modellierungstechniken, damit der Leser seine eigenen genauen und zuverlässigen Simulationen für jeden additiven Prozess durchführen kann. Teil I enthält eine eingehende Einführung in die Grundlagen der additiven Fertigungsmodellierung, eine Beschreibung von adaptiven Netzstrategien, eine gründliche Beschreibung von Wärmeverlusten und eine Diskussion von Eigenspannungen und Verzerrungen. Teil II wendet die technischen Grundlagen auf Prozesse der direkten Energieabscheidung an, einschließlich Laser-Plattierung, LENS-Builds, große Elektronenstrahlteile und eine Untersuchung von Strategien zur Restspannung und Deformationsminderung. Teil III befasst sich mit der thermomechanischen Modellierung von Pulverbettprozessen mit einer Beschreibung des Wärmeeintragsmodells, der klassischen thermo-mechanischen Modellierung und der Teilskalenmodellierung.

Das Buch dient als wichtige Referenz für Ingenieure und Techniker in der Industrie und in der Wissenschaft, sowohl bei der Forschung als auch bei der Produktion. Additive Fertigungsprozesse revolutionieren die Produktion in der gesamten Industrie. Diese Technologien ermöglichen die kostengünstige Herstellung von Kleinstteilen, die schnelle Reparatur beschädigter Bauteile und den Bau bisher nicht realisierbarer Geometrien. Die großen thermischen Gradienten, die diesen Prozessen innewohnen, verursachen jedoch große Restspannungen und mechanische Verzerrungen, die das fertige Bauteil aus der Konstruktionstoleranz herausdrücken können. Kostspielige Trial-and-Error-Methoden werden häufig zur Fehlerminderung verwendet. Die Finite-Elemente-Modellierung stellt eine überzeugende Alternative dar, die die Vorhersage von Eigenspannungen und Verzug ermöglicht und somit ein Werkzeug zur Untersuchung von Methoden zur Fehlerminderung vor dem Bau darstellt.

Bietet Verständnis für wichtige Komponenten in der Finite-Elemente-Modellierung von additiven Fertigungsprozessen, die notwendig sind, um genaue Ergebnisse zu erhalten

Bietet ein tieferes Verständnis darüber, wie die thermischen Gradienten, die der additiven Fertigung innewohnen, Verzerrungen und Eigenspannungen induzieren und wie diese unerwünschten Phänomene gemildert werden können

Enthält eine Reihe von Strategien für den Modellierer zur Verbesserung der Recheneffizienz bei der Simulation verschiedener additiver Fertigungsprozesse

Dient als wichtige Referenz für Ingenieure und Techniker in Industrie und Wissenschaft.

增材制造的热机械建模提供了建模技术的背景,方法和描述,使读者能够对任何添加过程进行准确可靠的模拟。第一部分深入介绍了增材制造建模的基本原理,自适应网格策略的描述,热损失的详尽描述以及残余应力和失真的讨论。第二部分将工程基础应用于直接能量沉积过程,包括激光熔覆,LENS构建,大型电子束部件以及残余应力和变形缓解策略的探索。第三部分涉及粉末床工艺的热机械建模,描述了热输入模型,经典热机械建模和零件规模建模。

该书为工业界和学术界的工程师和技术人员提供了必要的参考,既可以进行研究,也可以进行全面的生产。增材制造工艺正在彻底改变整个行业的生产。这些技术可以经济高效地制造小批量零件,快速修复损坏的零件,并构造以前不可能生产的几何形状。然而,这些过程中固有的大的热梯度会产生大的残余应力和机械变形,这会使成品部件超出工程公差。昂贵的试错法通常用于减轻故障。有限元建模提供了一个引人注目的替代方案,允许预测残余应力和变形,因此是一种工具,用于研究在建造之前减轻故障的方法。

提供对获得准确结果所必需的增材制造过程的有限元建模中的重要组件的理解

更深入地了解增材制造中固有的热梯度如何引起变形和残余应力,以及如何减轻这些不良现象

包括一组策略,以便在模拟各种增材制造过程时提高计算效率

为工业界和学术界的工程师和技术人员提供必要的参考.

La modélisation thermomécanique de la fabrication additive fournit le contexte, la méthodologie et la description des techniques de modélisation pour permettre au lecteur d'effectuer ses propres simulations précises et fiables de tout processus additif. La partie I fournit une introduction approfondie aux principes fondamentaux de la modélisation de fabrication additive, une description des stratégies de maillage adaptatif, une description détaillée des pertes thermiques et une discussion sur les contraintes résiduelles et la distorsion. La partie II applique les principes fondamentaux de l'ingénierie aux processus de dépôt d'énergie directe, y compris la gaine laser, les constructions LENS, les grandes pièces de faisceaux d'électrons et une exploration des contraintes résiduelles et des stratégies d'atténuation de la déformation. La partie III concerne la modélisation thermomécanique des procédés en lit de poudre avec une description du modèle d'apport de chaleur, la modélisation thermomécanique classique et la modélisation à l'échelle partielle.

Le livre sert de référence essentielle pour les ingénieurs et les techniciens dans l'industrie et le milieu universitaire, effectuant à la fois la recherche et la production à grande échelle. Les procédés de fabrication additive révolutionnent la production dans toute l'industrie. Ces technologies permettent la fabrication rentable de petites pièces de lot, la réparation rapide de composants endommagés et la construction de géométries auparavant impossibles à produire. Cependant, les grands gradients thermiques inhérents à ces processus entraînent de fortes contraintes résiduelles et une distorsion mécanique, qui peuvent pousser le composant fini hors de la tolérance d'ingénierie. Des méthodes coûteuses d'essais et d'erreurs sont couramment utilisées pour l'atténuation des défaillances. La modélisation par éléments finis fournit une alternative convaincante, permettant la prédiction des contraintes résiduelles et de la distorsion, et donc un outil pour étudier les méthodes d'atténuation des défaillances avant la construction.

Fournit une compréhension des composants importants dans la modélisation par éléments finis des processus de fabrication additive nécessaires pour obtenir des résultats précis

Offre une meilleure compréhension de la façon dont les gradients thermiques inhérents à la fabrication additive induisent la distorsion et les contraintes résiduelles, et comment atténuer ces phénomènes indésirables

Comprend un ensemble de stratégies permettant au modélisateur d'améliorer l'efficacité de calcul lors de la simulation de divers processus de fabrication additive

Sert de référence essentielle pour les ingénieurs et techniciens de l'industrie et du milieu universitaire.

Additive Manufacturing의 열 기계 모델링은 독자가 추가 공정의 정확하고 신뢰할 수있는 시뮬레이션을 수행 할 수 있도록 모델링 기술의 배경, 방법 및 설명을 제공합니다. 1 부에서는 첨가제 제조 모델링의 기본 사항, 적응 형 메쉬 전략에 대한 설명, 열 손실에 대한 철저한 설명, 잔류 응력 및 왜곡에 대한 설명을 제공합니다. 2 부는 레이저 클래딩, LENS 빌드, 대형 전자빔 부품 및 잔류 응력 및 변형 완화 전략의 탐색을 포함하는 직접 에너지 증착 프로세스에 엔지니어링 기본 사항을 적용합니다. Part III는 열 입력 모델, 고전 열 기계 모델링 및 부품 스케일 모델링에 대한 설명과 함께 파우더 베드 프로세스의 열 기계 모델링에 관련됩니다.

이 책은 연구 및 본격적인 생산을 모두 수행하는 산업계와 학계의 엔지니어 및 기술자에게 필수적인 참고서 역할을합니다. 첨가제 제조 공정은 산업 전반에 걸쳐 생산에 혁명을 일으키고 있습니다. 이러한 기술은 소량 부품의 비용 효율적인 제조, 손상된 부품의 신속한 수리 및 이전에 불가능했던 생산 구조의 구축을 가능하게합니다. 그러나 이러한 공정에 내재 된 큰 온도 구배는 큰 잔류 응력과 기계적 왜곡을 초래하여 완성 된 부품을 엔지니어링 공차에서 벗어날 수 있습니다. 값 비싼 시행 착오 방법은 일반적으로 장애 완화에 사용됩니다. 유한 요소 모델링은 잔여 응력과 왜곡을 예측할 수있는 강력한 대안을 제공하므로 건물을 짓기 전에 실패 완화 방법을 조사하는 도구입니다.

정확한 결과를 얻기 위해 필요한 첨가제 제조 공정의 유한 요소 모델링에서 중요한 구성 요소에 대한 이해를 제공합니다.

첨가제 제조에 내재 된 온도 구배가 왜곡 및 잔류 응력을 유도하는지, 이러한 바람직하지 않은 현상을 완화하는 방법에 대해 더 깊이 이해할 수 있습니다.

다양한 첨가제 제조 공정을 시뮬레이션 할 때 계산 효율성을 향상시킬 수있는 모델러 전략 수립

산업계와 학계의 엔지니어 및 기술자를위한 필수 참고 자료로 사용됩니다.

A Modelagem Termo-Mecânica de Manufatura Aditiva fornece o histórico, a metodologia e a descrição de técnicas de modelagem para permitir que o leitor realize suas próprias simulações precisas e confiáveis ​​de qualquer processo aditivo. Parte I fornece uma introdução em profundidade aos fundamentos da modelagem de manufatura aditiva, uma descrição de estratégias de malha adaptativa, uma descrição completa das perdas térmicas e uma discussão de tensão residual e distorção. A Parte II aplica os fundamentos da engenharia para direcionar processos de deposição de energia, incluindo revestimento a laser, construções de LENS, grandes partes de feixes de elétrons e uma exploração de estratégias de estresse residual e de mitigação de deformação. A Parte III diz respeito à modelagem termo-mecânica de processos de leito de pó com uma descrição do modelo de entrada de calor, modelagem termo-mecânica clássica e modelagem de escala de peças.

O livro serve como uma referência essencial para engenheiros e técnicos da indústria e da academia, realizando pesquisa e produção em escala total. Os processos de manufatura aditiva estão revolucionando a produção em toda a indústria. Essas tecnologias permitem a fabricação econômica de pequenas peças, reparo rápido de componentes danificados e construção de geometrias anteriormente impossíveis de produzir. No entanto, os grandes gradientes térmicos inerentes a esses processos resultam em grandes tensões residuais e distorção mecânica, o que pode empurrar o componente acabado para fora da tolerância de engenharia. Métodos caros de tentativa e erro são comumente usados ​​para mitigação de falhas. A modelagem de elementos finitos fornece uma alternativa atraente, permitindo a previsão de tensões residuais e distorção e, portanto, uma ferramenta para investigar métodos de mitigação de falhas antes da construção.

Fornece compreensão de componentes importantes na modelagem de elementos finitos de processos de manufatura aditiva necessários para obter resultados precisos

Oferece uma compreensão mais profunda de como os gradientes térmicos inerentes à manufatura aditiva induzem distorções e tensões residuais, e como mitigar esses fenômenos indesejáveis

Inclui um conjunto de estratégias para o modelador melhorar a eficiência computacional ao simular vários processos de manufatura aditiva

Serve como uma referência essencial para engenheiros e técnicos da indústria e da academia.

Термомеханічне моделювання аддитивної обробки забезпечує основу, методологію та опис методів моделювання, що дозволяє читачеві виконувати власне точне та надійне моделювання будь-якого аддитивного процесу. Частина I дає глибоке введення в основи моделювання виробничого процесу, опису адаптивної сіткової стратегії, ретельного опису теплових втрат та обговорення залишкового напруження та спотворень. Частина II застосовує інженерні основи для безпосередніх процесів осадження енергії, включаючи лазерне облицювання, нанесення ЛЕНС, деталей великих електронних променів та дослідження стратегій зменшення залишкової напруги та деформації. Частина III стосується термомеханічного моделювання процесів порошкового покриття з описом моделі теплопоглинання, класичного термомеханічного моделювання та моделювання деталей.

Ця книга є важливою довідкою для інженерів та техніків як у промисловості, так і в наукових установах, що виконує як дослідження, так і повномасштабне виробництво. Додаткові виробничі процеси революціонують на виробництві по всій галузі. Ці технології дозволяють економічно ефективне виробництво деталей малих партій, швидкий ремонт пошкоджених деталей та будівництво раніше неможливої ​​для виробництва геометрії. Проте великі теплові градієнти, властиві цим процесам, потребують великих залишкових напружень та механічних спотворень, що може призвести до виходу готової складової з інженерної переносимості. Дорожні методи проб і помилок використовуються для пом'якшення відмов. Моделювання кінцевих елементів є переконливою альтернативою, що дозволяє прогнозувати залишкові напруги та спотворення, а отже - інструмент для дослідження методів пом'якшення відмов перед будівництвом.

Забезпечує розуміння важливих компонентів у моделюванні кінцевих елементів процесів аддитивного виробництва, необхідних для отримання точних результатів

Пропонує більш глибоке розуміння того, як термічні градієнти, властиві виробництву добавки, викликають спотворення та залишкові напруги та як зменшити ці небажані явища

Включає набір стратегій для модельєра для підвищення ефективності обчислень при моделюванні різних процесів виробництва добавки

Служить як важливий довідник для інженерів та техніків як у промисловості, так і в наукових сферах.