An obstacle to the wide spread use of additive manufacturing (AM) is the difficulty in estimating the effects of process parameters on the mechanical properties of the manufactured part. The complex relationship between the geometry, parameters and mechanical properties makes it impractical to derive an analytical relationship and calls for the use of a numerical model. An approach to formulate a numerical model in developed in this thesis. The AM technique focused in this thesis is fused filament fabrication (FFF). A numerical model is developed by recreating FFF build process in a simulation environment. Machine instructions generated by a slicer to build a part is used to create a numerical model. The model acts as a basis to determine the effects of process parameters on the stiffness and the strength of a part. Determining the stiffness of the part is done by calculating the response of the model to a uniformly distributed load. The strength of the part depends on it's thermal history. The developed numerical model serves as a basis to implement models describing the relation between thermal history and strength. The developed model is suited to optimize FFF parameters as it encompass effects of all FFF parameters. A genetic algorithm is used to optimize the FFF parameters for minimum weight with a minimum stiffness constraint. / Ett hinder för att additiv tillverkning (AT), eller ”3D-printing”, ska få ett bredare genomslag är svårigheten att uppskatta effekterna av processparametrar på den tillverkade produktens mekaniska prestanda. Det komplexa förhållandet mellan geometri och processparametrar gör det opraktiskt och komplicerat att härleda analytiska uttryck för att förutsäga de mekaniska egenskaperna. Alternativet är att istället använda numeriska modeller. Huvudsyftet med denna avhandling har därför varit att utveckla en numerisk modell som kan användas för att förutsäga de mekaniska egenskaperna för detaljer tillverkade genom AT. AT-tekniken som avses är inriktad på Fused Filament Fabrication (FFF). En numerisk modell har utvecklats genom att återskapa FFF-byggprocessen i en simuleringsmiljö. Instruktioner (skriven i GCode) som används för att bygga en detalj genom FFF har här översatts till en numerisk FE-modell. Modellen används sen för att bestämma effekterna av processparametrar på styvheten och styrkan hos den tillverkade detaljen. I detta arbete har strukturstyvheten hos olika detaljer beräknats genom att utvärdera modellens svar för jämnt fördelade belastningsfall. Styrkan, vilket är starkt beroende på den tillverkade detaljens termiska historia, har inte utvärderats. Den utvecklade numeriska modellen kan dock fungera som underlag för implementering av modeller som beskriver relationen mellan termisk historia och styrka. Den utvecklade modellen är anpassad för optimering av FFF-parametrar då den omfattar effekterna av alla FFF-parametrar. En genetisk algoritm har använts i detta arbete för att optimera parametrarna med avseende på vikt för en given strukturstyvhet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-238184 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Hayagrivan, Vishal |
| Publisher | KTH, Lättkonstruktioner |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2018:393 |
Page generated in 0.0028 seconds