SMF CAM2: FEM-baserad modell för stelning med speciell tillämpning för additiv tillverkning.

Viktiga resultat som projektet gav

Projektet ingår i Kompetenscentrumprogrammets SME-satsning, inom ramarna för CAM2: Simulering av stelningsproblemet vid additativ tillverkning innefattar flera olika längdskalor där ICME metoden använts för att länka samma process, struktur och egenskaper. Temperaturberoende materialegenskaper är beskrivna från rumstemperatur upp till förångningstemperatur och kan nu utvärderas i Thermo-Calc för hela temperaturområdet. Multifysikproblemet med en rörlig värmekälla och värmeledning i en printad geometri har implementerats med en FEM metod. Beräkningarna inkludererar lösningen av Navier-Stokes ekvationer med ytspänningen.

Långsiktiga effekter som förväntas

Projektet har stöttat utveckling av en modul för additativ tillverkning i Thermo-Calc som kommer att släppas under 2023. Förbättringar av hur Thermo-Calc kan exportera termofysikaliska egenskaper(densitet, värmekpacitet, viskositet, ytspänning) från gas ned till rumstemperatur kommer dessutom att vara gynsammt för externa program som behöver dessa data som input till andra simuleringa.

Upplägg och genomförande

WP1. Literaturstudie och jämförelser av olika FEM metoder där valet blev multifysikmjukvaran MOOSE. WP2. Att simulera processeen för additiativ tillverkning med FEM-metoden. En rörlig värmekälla och värmeledning simuleras för en printad geometri med termofysikaliska egenskaper beräknade med Thermo-Calc. Visualiseringen av simuleringarna har utförts med apiet VTK där flera typiska tekniker har använts. Värmekarter, isolinjer, isokonturer, snitt plan och vektorfält. WP3. Modell för att förutsäga om strukturen kommer att vara kolumnerad eller likaxlig har beskrivits.