基于离散元模拟的增材制造中热效应与颗粒形状对铺粉的综合影响

粉末的热行为和机械行为对于各种增材制造技术至关重要。对于粉末床熔融工艺，由于热传递路径多样且粉末系统性质复杂，在熔化前捕捉粉末的温度分布和堆积结构具有挑战性。此外，由于颗粒性质具有温度依赖性，这两种效应可能会耦合。本研究利用离散元模型解决了这一挑战，该模型模拟了具有热特性的非球形颗粒在铺粉过程中的行为。热传导和辐射被引入到多球颗粒公式中，以捕捉具有温度依赖弹性特性的不规则形状粉末之间的热传递。该模型用于模拟预热 PA12 粉末在代表正在制造部件的热基板上的铺展过程。研究发现，在不同颗粒形状、铺展速度以及弹性模量温度依赖性的铺展案例中，温度分布存在差异。研究发现，铺展刮刀下方颗粒的温度取决于前方颗粒堆的运动学，而这最终受颗粒温度依赖性性质的影响。