DUGi

Simulació del procés de fabricació additiva de compostos metàl·lics ferromagnètics tous

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@27329

L’objecte principal d’aquest treball és simular el procés de fabricació additiva de diverses peces i analitzar l’aplicabilitat del mòdul Workbench Additive del programari Ansys. Es pretén validar la metodologia de simulació amb una comprovació experimental, per així poder estudiar diferents geometries i composicions amb un material compòsit de base ferromagnètica tova. També es vol determinar l’efecte de les propietats del material compòsit estudiat en una aplicació real. La fabricació additiva engloba múltiples metodologies que es basen a acumular material capa per capa fins a obtenir geometries complexes, personalitzades i funcionals. Aquestes tècniques de fabricació són una alternativa a metodologies tradicionals que cada cop són més comunes i el seu cost s’està reduint. A més, estan obrint noves possibilitats en diversos sectors i estan revolucionant la manera en què dissenyem i produïm peces. A mesura que la fabricació additiva continua evolucionant, podem esperar veure aplicacions cada vegada més innovadores i disruptives. En especial, la fabricació de peces metàl·liques o de materials compostos amb un contingut significatiu de metall és un dels camps en desenvolupament en el processament de diferents materials. Aquests compostos metàl·lics combinen les propietats mecàniques i tèrmiques dels metalls amb polímers, ceràmiques o fibres per aconseguir peces amb propietats extraordinàries. Aquest estudi s’ha enfocat en una simulació AM DED Process de la fabricació FDM de diferents provetes amb un material compòsit format per una matriu de PLA i un aliatge Heusler com a material de reforç. Aquesta combinació resulta en una peça formada per un dels polímers més utilitzats en la fabricació additiva que proporciona estabilitat estructural a causa de la seva bona adhesió entre capes i un material ferromagnètic tou que aporta propietats magnetocalòriques.

The main objective of this work is to simulate the additive manufacturing process of various components and to assess the applicability of the Workbench Additive module of the Ansys software. The study aims to validate the simulation methodology through experimental verification, enabling the analysis of different geometries and compositions using a soft ferromagnetic composite material. Additionally, it seeks to determine the effect of the studied composite’s properties in a real-world application. Additive manufacturing encompasses multiple techniques that build material layer by layer to produce complex, customized, and functional geometries. These methods offer an alternative to traditional manufacturing, with decreasing costs and growing adoption across industries. They are also opening new possibilities and revolutionizing design and production processes. Metallic and metal-based composite parts, in particular, represent a rapidly developing field due to their unique mechanical and thermal properties. This study focuses on an AM DED process simulation of FDM fabrication using test specimens made from a composite consisting of a PLA matrix reinforced with a Heusler alloy. This combination provides structural stability, thanks to the excellent layer adhesion of PLA, while the ferromagnetic alloy introduces magnetocaloric properties. The methodology employed integrates both simulation and experimental fabrication, as illustrated in the study, to evaluate the potential of this composite material in additive manufacturing applications.

9