ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ НА ДЕФОРМАЦИЮ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ SLM

Данное исследование направлено на всестороннее изучение закономерностей влияния геометрических размеров тонкостенных деталей на их деформацию в процессе селективного лазерного плавления (SLM) в аддитивном производстве металлических изделий. Особое внимание уделяется таким ключевым переменным, как длина, ширина и высота деталей. На их основе были построены три отдельные группы моделей, каждая из которых включает по восемь различных образцов с поэтапным увеличением указанных геометрических параметров для более точного анализа зависимости деформации от размеров конструкции. Для каждой группы моделей была проведена детальная численная симуляция процесса 3D-печати с использованием специализированного модуля ANSYS Additive LPBF, позволяющего учитывать тепловые и механические воздействия в процессе выращивания изделия. В ходе виртуального эксперимента собирались данные о напряжениях и деформациях по осям X, Y и Z, а также определялись значения совокупной деформации. Затем, основываясь на результатах моделирования, был организован реальный эксперимент по печати тех же моделей с целью проверки достоверности расчетов. Фактические измерения деформаций напечатанных деталей при разных сочетаниях переменных параметров позволили провести сравнение с данными симуляции. Анализ показал высокую степень совпадения между экспериментальными и расчетными результатами, что подтверждает точность применённого метода численного моделирования и его применимость для прогнозирования деформаций в процессе SLM-печати сложных тонкостенных компонентов.

This study is aimed at a comprehensive investigation of the patterns governing the influence of geometric dimensions of thin-walled components on their deformation during the process of selective laser melting (SLM) in the additive manufacturing of metal products. Particular attention is given to key variables such as the length, width, and height of the parts. Based on these parameters, three separate groups of models were constructed, each comprising eight different specimens with progressively increasing geometric dimensions to enable a more precise analysis of the relationship between deformation and component size. For each group of models, a detailed numerical simulation of the 3D printing process was carried out using the specialized ANSYS Additive LPBF module, which makes it possible to account for thermal and mechanical effects during the part-building process. During the virtual experiment, data on stresses and deformations along the X, Y, and Z axes were collected, and the overall deformation values were also determined. Based on the simulation results, a real-world printing experiment was conducted with the same models to verify the accuracy of the calculations. Actual measurements of the deformations of the printed parts, obtained under various combinations of parameter values, enabled a direct comparison with the simulation data. The analysis demonstrated a high degree of agreement between the experimental and simulation results, confirming the accuracy of the applied numerical modeling method and its suitability for predicting deformations in the SLM process of manufacturing complex thin-walled components.