Thermal modeling of material deposition in melt extrusion 3D printing of fiber reinforced polymer composites

纤维增强聚合物复合材料熔融挤出 3D 打印中材料沉积的热建模

基本信息

  • 批准号:
    576647-2022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project is to initiate an international research collaboration between the University of British Columbia (UBC) and the Technical University of Munich (TUM), regarding the application of large-scale, melt extrusion additive manufacturing (AM, or 3D printing) of fiber reinforced thermoplastic composite tooling. In 3D printing, deposition of the extrudate at high temperature followed by quick cooling to enforce solidification results in thermal gradients and, subsequently, stresses in a printed part; these stresses may cause manufacturing defects such as warpage or cracking in a printed part. A good understanding of the heat transfer in melt extrusion additive manufactured composites is instrumental for repetitive and consistently reproducible, high-quality printing. To unlock the full value that composite additive manufacturing has to offer, numerical simulation tools are needed to predict and mitigate the manufacturing defects in 3D printed parts. This exploratory UBC/TUM collaboration is to develop a transient heat transfer finite element model to study the temperature evolution in 3D printed composite material, which is required to evaluate the stresses, quality of bonding, and dimensional tolerance in the print.
该项目旨在在不列颠哥伦比亚大学(UBC)和慕尼黑技术大学(TUM)之间进行国际研究合作,以应用纤维增强热塑性复合材料工具的大规模,熔融挤出添加剂(AM或3D打印)的应用。在3D打印中,在高温下挤出物的沉积,然后快速冷却以实施固化会导致热梯度,然后在印刷部分中的应力。这些应力可能会导致制造缺陷,例如在印刷部分中的翘曲或破裂。对融化挤压添加剂制成的复合材料中的热传递有充分的了解对重复且一致可重复的高质量印刷有助于。为了解锁复合添加剂制造必须提供的全部价值,需要数值模拟工具来预测和减轻3D印刷零件中的制造缺陷。这种探索性的UBC/TUM协作是开发瞬态传热有限元模型,以研究3D印刷复合材料中的温度演化,这是评估印刷品中应力,粘结质量和尺寸耐受性所必需的。

项目成果

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    $ 1.82万
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