de.wedoany.com-Bericht: Der Artikel mit dem Titel „Vorhersage von Eigenspannungen auf Bauteilebene durch thermomechanische Modellierung von additiv gefertigtem Ti-6Al-4V“ wurde im *International Journal of Advanced Manufacturing Technology* veröffentlicht und untersucht die Fähigkeit von PanX, das thermische und mechanische Verhalten von laserbasiertem Pulverbettschmelzen von Ti-6Al-4V-Komponenten vorherzusagen.
Für PanOptimization belegt diese Studie die Rolle von PanX bei der Weiterentwicklung der industriellen additiven Fertigung – weg von trial-and-error-basierter Produktion hin zu physikalisch modellgestützter Qualifizierung, Zertifizierung und Produktionszuverlässigkeit.
Erik Denlinger, Mitbegründer und Chefingenieur von PanOptimization, erklärte, dass Industrie, Behörden und Regulierungsstellen zunehmend erkennen, dass die additive Fertigung ohne vertrauenswürdige physikalische Modelle keine vollständige industrielle Reife erreichen kann. Wenn Simulationen Fertigungsergebnisse schnell und genau vorhersagen können, lassen sich Risiken identifizieren und entschärfen, bevor Material, Maschinenzeit und Produktionspläne gefährdet werden – genau darauf konzentriert sich PanX.
Die von der AFRL unterstützte Forschung validierte die Vorhersagen der thermischen und mechanischen Simulationen von PanX für experimentelle Ergebnisse des gesamten Bauvolumens, das mehrere Bauteile umfasst. Die Studie ergab, dass PanX die Zwischenschichttemperaturen während des Druckprozesses mit einer Fehlerquote von 2–14 % berechnet und mithilfe der P-Integral-Methode risikobehaftete Rissstellen identifizieren kann. Darüber hinaus berücksichtigt PanX variable Geometrien und Bauanordnungen und unterstützt die Übertragbarkeit auf unterschiedliche Geometrien, Parametersätze und Bauanordnungen. Diese Effekte des gesamten Bauvolumens sind entscheidend für das Verständnis der Fertigungsergebnisse, da thermische und mechanische Wechselwirkungen zwischen Bauteilen, losem Pulver und Bauplatte bestehen.
Denlinger wies darauf hin, dass die Genauigkeit von Simulationen validiert werden müsse, bevor sie angewendet und vertraut werden könne. In-situ-Messungen der Zwischenschichttemperatur über das gesamte Bauvolumen seien der Goldstandard für die thermische Validierung. Diese Arbeit sollte auf die Berücksichtigung der tatsächlichen Energieeinträge und Maschinenzeitsteuerung ausgeweitet werden – Faktoren, die PanX bereits integrieren kann. Interne Validierungen zeigten, dass dies für eine weitere Steigerung der Genauigkeit entscheidend sei. Die Fähigkeit von PanX, diese Temperaturen präzise zu berechnen, sei sein Wettbewerbsvorteil und ermögliche die Optimierung von Prozessabläufen sowie die Kompensation von Verformungen bei engen Toleranzen.
PanX verwendet einen Mehrgitter-Modellierungsansatz, eine neuartige numerische Methode, die eine Reihe transienter Lösungsergebnisse kombiniert. Die Studie weist darauf hin, dass PanX auch die tatsächliche Maschinenprozesszeitsteuerung pro Schicht und den Energieeintrag pro Schicht berücksichtigen kann – beides wurde in der Studie nicht einbezogen, was bedeutet, dass die berichteten thermischen Vorhersagefehler als das niedrigste Niveau betrachtet werden sollten, das PanX erreichen kann.
Für Hersteller in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Energie, New Space und anderen hochwertigen Anwendungen der additiven Fertigung zeigt diese Studie, wie PanX Wege aufzeigt, Fertigungsrisiken zu verstehen, bevor Produktionsressourcen eingesetzt werden – um die hohen Kosten durch Fertigungs- und Zertifizierungsfehler zu vermeiden. Da die metallische additive Fertigung zunehmend in die Produktionsphase eintritt, wird die Fähigkeit, das gesamte Bauvolumen genau, schnell und mit übertragbaren physikalischen Eigenschaften zu simulieren, immer entscheidender.
