Modelowanie procesów pomaga usprawnić produkcję
Druk przestrzenny eliminuje konieczność stosowania form i matryc, a tym sam pozwala ograniczyć ilość odpadów pochodzących z obróbki końcowej oraz zminimalizować czas i koszty. Wielowarstwowe bezpośrednie laserowe osadzanie metali (MLLDMD) to technika druku przestrzennego wykorzystywana do wytwarzania elementów metalowych lub dodawania kolejnych warstw do istniejących elementów. Pomimo ogromnego potencjału, nieprzewidywalność procesów druku przestrzennego powoduje często powstawania produktów o słabym wykończeniu, wadach wewnętrznych i naprężeniach szczątkowych. Ogranicza to możliwości zastosowania ich w sektorach takich jak przemysł lotniczy, w których obowiązują bardzo restrykcyjne normy i procedury certyfikacyjne. Naukowcy uczestniczący w projekcie "Integrated numerical modelling of laser additive processes" (INLADE) chcą pokonać te ograniczenia poprzez opracowanie modelu procesu przeznaczonego na komputery stacjonarne, aby zwiększy zainteresowanie biznesu tą technologią. W procesie MLLDMD dysza natryskuje proszek na ruchomą, indukowaną laserowo pulę stopu na powierzchni podłoża. To bardzo skomplikowany proces, w którym zachodzi wiele przemian fazowych (proszek, stop, zestalenie), przy zmianach ciepła i masy. W projekcie INLADE powstał pierwszy kompleksowy model na komputer stacjonarny, który uwzględnia cały proces od wnętrza dyszy po ostateczne osadzanie. Naukowcom udało się płynnie zintegrować różne elementy opisujące poszczególne procesy. Wyniki doświadczeń przeprowadzonych na częściach stalowych umożliwiły sprawdzenie sprawności modelu. Model umożliwia dokładną symulację geometrii części przy użyciu wstępnych parametrów procesu poprzez obliczenie naprężeń szczątkowych i rozkładu faz. Dzięki intensywnym pracom projektowym udało się efektywnie wykorzystać moc obliczeniową oraz przetwarzanie równoległe do zastosowania komputerach stacjonarnych. Konferencje i warsztaty z udziałem przedstawicieli przemysłu i świata nauki przyczynią się do powstania dalszych innowacji w tej dziedzinie oraz do szybkiej komercjalizacji nowej technologii. Dzięki zaawansowanemu narzędziu do modelowania opracowanemu w ramach projektu INLADE producenci będą mogli wytwarzać lepsze części dla sektora lotniczego. Stworzenie nowych rynków dla zastosowań druku przestrzennego przyczyni się do poprawy konkurencyjności przemysłu produkcyjnego, stanowiącego jeden z filarów gospodarki UE.
Słowa kluczowe
Druk przestrzenny, laser, proszek, dysza, komputer stacjonarny, model
