Алексей Валерьевич Орлов – научный сотрудник лаборатории «Дизайн материалов и аддитивного производства»
Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Aleksei V. Orlov – Researcher, Laboratory “Design of materials and additive manufacturing”
29 Polytekhnicheskaya Str., St. Petersburg 195251, Russian Federation
Арсений Вячеславович Репнин – инженер лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций»
Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Arseniy V. Repnin – Engineer, Laboratory “Synthesis of new materials and structures”
29 Polytekhnicheskaya Str., St. Petersburg 195251, Russian Federation
Эдуард Михайлович Фарбер – инженер лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций»
Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Eduard M. Farber – Engineer, Laboratory “Synthesis of new materials and structures”
29 Polytekhnicheskaya Str., St. Petersburg 195251, Russian Federation
Евгений Владиславович Борисов – к.т.н., ведущий научный сотрудник лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций»
Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Evgeny V. Borisov – Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher, Laboratory “Synthesis of new materials and structures”
29 Polytekhnicheskaya Str., St. Petersburg 195251, Russian Federation
Анатолий Анатольевич Попович – д.т.н., профессор, директор Института машиностроения, материалов и транспорта
Россия, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Anatoly A. Popovich – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Director of the Institute of Machinery, Materials, and Transport
29 Polytekhnicheskaya Str., St. Petersburg 195251, Russian Federation
Изготовление мультиматериальных изделий методом послойного синтеза кроет в себе множество вопросов, связанных как с технологическими параметрами и подготовкой оборудования, так и с короблениями и внутренними напряжениями получаемых деталей. В данной статье показана возможность моделирования процесса селективного лазерного плавления (СЛП) в части создания мультиматериальных деталей на примере образцов из никелевого сплава ВЖ159 и медного сплава БрХЦрТ В. Результаты численного моделирования процесса печати были верифицированы на основе изготовленных образцов. Исследуемый образец был разделен на 3 части по вертикали: нижняя и верхняя части изготавливались из сплава ВЖ159, центральная – из сплава БрХЦрТ В. Для проведения численного моделирования использовались такие же технологические параметры, как и для печати. Последовательно решались задачи термического и механического анализов для каждой из частей мультиматериалоного образца с передачей результатов расчета предшествующей задачи в начальные условия последующей задачи. В результате проведенного исследования установлено, что полученные результаты моделирования являются показательными, однако не совсем точно описывают деформацию образца, изготовленного методом СЛП. Численные значений деформаций, полученные по результатам моделирования, несколько меньше, чем реальные, что связано с несовершенством выбранных алгоритмов расчета. Для возможности дальнейшего использования численного компьютерного моделирования процесса выращивания мультиматериальных образцов методом СЛП необходимо реализовать непрерывный процесс моделирования, без перехода между частями образца, когда одна часть начинает рассматриваться системой как подложка. Необходим учет непрерывного изготовления образца и, соответственно, непрерывного деформирования и накопления напряжений.
Manufacturing of multi-material products through layer-by-layer synthesis poses various challenges encompassing process parameter optimization, equipment calibration, and the mitigation of warping and internal stresses within the manufactured parts. The article investigates the feasibility of simulating the selective laser melting (SLM) process for manufacturing multi-material components, exemplified through specimens composed of the VZh159 nickel alloy and CuCr1Zr copper alloy. The study entails numerical simulations of the printing process, which were then validated against real specimens produced through SLM. Each test specimen was vertically divided into three parts: the top and bottom sections consisted of the VZh159 alloy, while the central part was composed of the CuCr1Zr alloy. Simulations involved using identical process parameters as employed in the printing process. Thermal and mechanical analyses for each part of the multi-material specimen were sequentially addressed, transferring the outcomes of the preceding analysis as initial conditions for subsequent calculations. The study concludes that while the obtained simulation results are indicative, they do not precisely capture the deformation observed in the specimens manufactured via the SLM method. The numerical values of deformations derived from simulation results slightly underestimate the actual deformations, attributed to limitations in the chosen calculation algorithms. For future utilization of numerical computer simulation in the SLM manufacturing of multi-material specimens, the study suggests the necessity of implementing a seamless, continuous simulation process without transitions between different parts of the specimen. This entails considering the entire manufacturing process without segregating sections, ensuring a comprehensive account of continuous deformation and stress accumulation throughout fabrication.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.