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Peridynamic Framework to Model Additive ManufacturingProcesses

Willberg, Christian und Hesse, Jan-Timo und Winkelmann, Felix und Hein, Robert (2024) Peridynamic Framework to Model Additive ManufacturingProcesses. Advanced Theory and Simulations. Wiley. doi: 10.1002/adts.202400818. ISSN 2513-0390.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adts.202400818

Kurzfassung

The study presents a framework for analyzing Additive Manufacturing processes within the Peridynamics (PD) software PeriLab. This framewor k employs a mesh-free, point-based numerical approach to approximate the continuum PD equations. Implemented within this framework are thermal, thermo-mechanical, and simple additive models. These models have been validated against analytical solutions, Finite Element (FE) models, and Peridigm simulations. To leverage the PD mesh-free implementation, the study introduces a novel boundary detection algorithm. This algorithm is essential because the outer surface area may change during the manufacturing process. It operates without requiring surface or topology information, relying instead on the comparison of neighborhood volume to sphere volume. Additionally, the study introduces a wrapper that generates the mesh necessary for simulating the printing process, based on the G-code machine input path. Finally, the study presents a comprehensive analysis of an L-shaped profile utilizing the developed features, comparing the results with those obtained from an Abaqus solution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208460/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Peridynamic Framework to Model Additive ManufacturingProcesses
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Willberg, ChristianChristian.Willberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2433-9183172527181
Hesse, Jan-TimoJan-Timo.Hesse (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3006-1520172527183
Winkelmann, FelixFelix.Winkelmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hein, RobertRobert.Hein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6258-3673NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 November 2024
Erschienen in:Advanced Theory and Simulations
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/adts.202400818
Verlag:Wiley
ISSN:2513-0390
Status:veröffentlicht
Stichwörter:additive manufacturing, FEM, peridynamics, process simulation, thermal analysis
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Digitale Technologien
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Hein, Dr. Robert
Hinterlegt am:26 Nov 2024 14:36
Letzte Änderung:29 Nov 2024 10:48

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