La simulation de fabrication additive PanX, développée par une entreprise américaine, validée avec une marge d'erreur de 2 à 14 %

fr.wedoany.com Rapport : Intitulé « Prédiction des contraintes résiduelles à l'échelle de la pièce par modélisation thermomécanique de la fabrication additive Ti-6Al-4V », cet article, publié dans l'International Journal of Advanced Manufacturing Technology, examine la capacité de PanX à prédire le comportement thermique et mécanique de composants en Ti-6Al-4V fabriqués par fusion laser sur lit de poudre.

Pour PanOptimization, cette étude démontre le rôle de PanX dans la transition de la fabrication additive industrielle, passant d'une production par essais-erreurs à une qualification, une certification et une fiabilité de production basées sur des modèles physiques.

Erik Denlinger, cofondateur et ingénieur en chef de PanOptimization, a déclaré que l'industrie, les gouvernements et les organismes de réglementation reconnaissent de plus en plus que, sans modèles physiques fiables, la fabrication additive ne peut atteindre une pleine maturité industrielle. Si la simulation peut prédire rapidement et avec précision les résultats de fabrication, elle peut identifier et atténuer les risques avant que les matériaux, le temps machine et les plannings de production ne soient compromis, ce qui est précisément l'objectif de PanX.

La recherche soutenue par l'AFRL a validé la capacité des simulations thermiques et mécaniques de PanX à prédire les résultats expérimentaux pour un volume de construction complet contenant plusieurs pièces. L'étude a révélé que PanX calcule les erreurs de température intercouches pendant le processus d'impression dans une fourchette de 2 à 14 % et peut identifier les emplacements à risque de fissuration à l'aide de la méthode d'intégration P. De plus, PanX peut prendre en compte les géométries variables et la disposition de construction, permettant une transférabilité entre différentes géométries, ensembles de paramètres et dispositions de construction. Ces effets à l'échelle du volume de construction complet sont essentiels pour comprendre les résultats de fabrication, en raison des interactions thermiques et mécaniques entre les pièces, la poudre libre et la plaque de construction.

Denlinger a mentionné que la précision de la simulation doit être validée avant de pouvoir être appliquée et digne de confiance. La mesure de température intercouches in situ sur l'ensemble du volume de construction est l'étalon-or de la validation thermique. Ce travail devrait être étendu pour inclure l'apport énergétique réel et la séquence temporelle de la machine, que PanX peut déjà intégrer. La validation interne montre que cela est crucial pour améliorer encore la précision. La capacité de PanX à calculer précisément ces températures constitue son avantage concurrentiel, permettant d'optimiser la séquence temporelle du processus, de compenser les déformations sous tolérances strictes, etc.

PanX utilise une approche de modélisation multi-grille, une méthode numérique novatrice combinant une série de résultats transitoires. L'étude indique que PanX peut également prendre en compte la séquence temporelle réelle du processus machine par couche et l'apport énergétique par couche, deux éléments non inclus dans l'étude, ce qui signifie que les erreurs de prédiction thermique rapportées doivent être considérées comme le niveau minimal que PanX peut atteindre.

Pour les fabricants d'applications de fabrication additive à haute valeur ajoutée dans les secteurs de l'aérospatiale, de la défense, de l'énergie, du new space et autres, cette étude démontre la voie offerte par PanX pour comprendre les risques de fabrication avant d'engager des ressources de production, afin d'éviter les coûts élevés liés aux échecs de fabrication et de certification. Alors que la fabrication additive métallique entre davantage en phase de production, la capacité à simuler avec précision, rapidité et des propriétés physiques transférables l'ensemble du volume de construction devient cruciale.