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Erschienen in: International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) 1/2022

07.01.2022 | Original Paper

Thermal simulation of wire arc additive manufacturing: a new material deposition and heat input modelling

verfasst von: Akram Chergui, François Villeneuve, Nicolas Béraud, Frédéric Vignat

Erschienen in: International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) | Ausgabe 1/2022

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Abstract

Wire arc additive manufacturing allows the production of metallic parts by the deposition of weld beads using arc-welding technologies. This low-cost additive manufacturing technology has the ability to manufacture large-scale parts at a high deposition rate. However, the quality of the obtained parts is greatly affected by the various thermal phenomena present during the manufacturing process. Numerical simulation remains an effective tool for studying such phenomena. In this paper, a new finite element method is proposed in order to model material deposition and heat input in WAAM process. This method allows to gradually construct the mesh representing the deposited zones along the deposition path. The heat source model from Goldak is adapted and combined with the proposed material deposition technique considering the power distribution between the filler material and the molten pool. The effectiveness of the new method is validated through a set of experimentations, one of which is detailed in this paper.

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Literatur
9.
19.
Zurück zum Zitat Chergui, A., Beraud, N., Vignat, F., Villeneuve, F.: Finite element modeling and validation of metal deposition in wire arc additive manufacturing. In: Roucoules, L., Paredes, M., Eynard, B., Morer Camo, P., Rizzi, C. (eds.) Advances on mechanics, design engineering and manufacturing III. JCM 2020. Lecture notes in mechanical engineering. Springer, Cham (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-70566-4_11CrossRef Chergui, A., Beraud, N., Vignat, F., Villeneuve, F.: Finite element modeling and validation of metal deposition in wire arc additive manufacturing. In: Roucoules, L., Paredes, M., Eynard, B., Morer Camo, P., Rizzi, C. (eds.) Advances on mechanics, design engineering and manufacturing III. JCM 2020. Lecture notes in mechanical engineering. Springer, Cham (2021). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-030-70566-4_​11CrossRef
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Zurück zum Zitat DuPont, J.N., Marder, A.R.: Thermal efficiency of arc welding processes. Weld. J.-Incl. Weld. Res. Suppl. 74(12), 406s-416s (1995) DuPont, J.N., Marder, A.R.: Thermal efficiency of arc welding processes. Weld. J.-Incl. Weld. Res. Suppl. 74(12), 406s-416s (1995)
22.
Zurück zum Zitat Manokruang, S., Vignat, F., Museau, M., Limousin, M.: Process parameters effect on weld beads geometry deposited by wire and arc additive manufacturing (WAAM). In: Roucoules, L., Paredes, M., Eynard, B., Morer Camo, P., Rizzi, C. (eds.) Advances on mechanics, design engineering and manufacturing III. JCM 2020. Lecture notes in mechanical engineering. Springer, Cham (2021) Manokruang, S., Vignat, F., Museau, M., Limousin, M.: Process parameters effect on weld beads geometry deposited by wire and arc additive manufacturing (WAAM). In: Roucoules, L., Paredes, M., Eynard, B., Morer Camo, P., Rizzi, C. (eds.) Advances on mechanics, design engineering and manufacturing III. JCM 2020. Lecture notes in mechanical engineering. Springer, Cham (2021)
Metadaten
Titel
Thermal simulation of wire arc additive manufacturing: a new material deposition and heat input modelling
verfasst von
Akram Chergui
François Villeneuve
Nicolas Béraud
Frédéric Vignat
Publikationsdatum
07.01.2022
Verlag
Springer Paris
Erschienen in
International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) / Ausgabe 1/2022
Print ISSN: 1955-2513
Elektronische ISSN: 1955-2505
DOI
https://doi.org/10.1007/s12008-021-00824-7

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