Published November 1, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Numerical simulation of heat transfer in the selective laser sintering process of Polyamide12

Creators

  • 1. Mohammed V University
  • 2. École Normale Supérieure de l'Enseignement Technique de Mohammedia

Description

Selective laser sintering (SLS) process is the most perfect seven three-dimensional printing processes that produces three-dimensional parts from a polyamide or metal powders in stratified, the need of this process is in all different fields, the medical field, art, aerospace and other industries. The thermal phenomena generated by SLS is essential to analysis the microstructure, mechanical properties, residual stress, and all deformation of produced parts. This study applied three-dimensional element finite (EF) method by COMSOL Multiphysics software to investigate the temperature evolution in SLS. The surface heat source and the dependence of material properties on temperature are considered. It is found that the developed element finite (EF) method is able to capture the high gradients of temperature in the center of the spot laser of polyamide powder 12 (heat affected zoon). The effects of physical proprieties and laser parameters are also investigated, it was observed in the polyamide 12 powder bed, the temperature increase with the increase of pre-heating temperature and also with increasing the power laser which sintered the polyamide powder bed, the temperature increases. Also, this simulation helps us to control all the parameters and optimize the SLS process of polyamide 12, to make a perfect polyamide part manufactured by this machine with excellent quality.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

عملية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) هي أكثر عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد السبعة مثالية والتي تنتج أجزاء ثلاثية الأبعاد من البولي أميد أو المساحيق المعدنية في الطبقات، والحاجة إلى هذه العملية في جميع المجالات المختلفة، والمجال الطبي، والفن، والفضاء وغيرها من الصناعات. تعد الظواهر الحرارية الناتجة عن SLS ضرورية لتحليل البنية المجهرية والخواص الميكانيكية والإجهاد المتبقي وجميع تشوهات الأجزاء المنتجة. طبقت هذه الدراسة طريقة العناصر المحدودة ثلاثية الأبعاد (EF) بواسطة برنامج COMSOL Multiphysics للتحقيق في تطور درجة الحرارة في SLS. يتم النظر في مصدر الحرارة السطحية واعتماد خصائص المواد على درجة الحرارة. وجد أن طريقة العناصر المحدودة المطورة (EF) قادرة على التقاط التدرجات العالية لدرجة الحرارة في مركز الليزر الموضعي لمسحوق البولي أميد 12 (الحيوان المتأثر بالحرارة). كما يتم التحقيق في آثار الخصائص الفيزيائية ومعلمات الليزر، وقد لوحظ ذلك في طبقة مسحوق البولي أميد 12، وزيادة درجة الحرارة مع زيادة درجة حرارة التسخين المسبق وأيضًا مع زيادة ليزر الطاقة الذي تلبد طبقة مسحوق البولي أميد، تزداد درجة الحرارة. كما تساعدنا هذه المحاكاة على التحكم في جميع المعلمات وتحسين عملية SLS للبولي أميد 12، لجعل جزء البولي أميد المثالي الذي تصنعه هذه الآلة بجودة ممتازة.

Translated Description (French)

Le procédé de frittage sélectif au laser (SLS) est le plus parfait des sept procédés d'impression tridimensionnelle qui produit des pièces tridimensionnelles à partir d'un polyamide ou de poudres métalliques stratifiées. Ce procédé est nécessaire dans tous les domaines, le domaine médical, l'art, l'aérospatiale et d'autres industries. Les phénomènes thermiques générés par le SLS sont essentiels pour analyser la microstructure, les propriétés mécaniques, les contraintes résiduelles et toutes les déformations des pièces produites. Cette étude a appliqué la méthode des éléments finis tridimensionnels (EF) par le logiciel COMSOL Multiphysics pour étudier l'évolution de la température dans SLS. La source de chaleur de surface et la dépendance des propriétés du matériau à la température sont prises en compte. On constate que la méthode des éléments finis (EF) développée est capable de capturer les gradients élevés de température au centre du laser ponctuel de la poudre de polyamide 12 (zone affectée par la chaleur). Les effets des propriétés physiques et des paramètres laser sont également étudiés, il a été observé dans le lit de poudre de polyamide 12, l'augmentation de la température avec l'augmentation de la température de préchauffage et aussi avec l'augmentation du laser de puissance qui a fritté le lit de poudre de polyamide, la température augmente. En outre, cette simulation nous aide à contrôler tous les paramètres et à optimiser le processus SLS du polyamide 12, pour fabriquer une pièce en polyamide parfaite fabriquée par cette machine avec une excellente qualité.

Translated Description (Spanish)

El proceso de sinterización selectiva por láser (SLS) es el más perfecto de los siete procesos de impresión tridimensional que produce piezas tridimensionales a partir de una poliamida o polvos metálicos en estratificado, la necesidad de este proceso es en todos los campos diferentes, el campo médico, el arte, el aeroespacial y otras industrias. Los fenómenos térmicos generados por SLS son esenciales para analizar la microestructura, las propiedades mecánicas, la tensión residual y toda la deformación de las piezas producidas. Este estudio aplicó el método de elementos tridimensionales finitos (EF) mediante el software COMSOL Multiphysics para investigar la evolución de la temperatura en SLS. Se considera la fuente de calor superficial y la dependencia de las propiedades del material de la temperatura. Se encuentra que el método de elementos finitos (EF) desarrollado es capaz de capturar los altos gradientes de temperatura en el centro del láser puntual del polvo de poliamida 12 (zona afectada por el calor). También se investigan los efectos de las propiedades físicas y los parámetros del láser, se observó en el lecho de polvo de poliamida 12, el aumento de temperatura con el aumento de la temperatura de precalentamiento y también con el aumento del láser de potencia que sinterizó el lecho de polvo de poliamida, la temperatura aumenta. Además, esta simulación nos ayuda a controlar todos los parámetros y optimizar el proceso SLS de poliamida 12, para hacer una pieza de poliamida perfecta fabricada por esta máquina con una calidad excelente.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المحاكاة العددية لنقل الحرارة في عملية التلبيد بالليزر الانتقائية للبولي أميد12
Translated title (French)
Simulation numérique du transfert de chaleur dans le procédé de frittage laser sélectif du polyamide12
Translated title (Spanish)
Simulación numérica de transferencia de calor en el proceso de sinterización selectiva por láser de Poliamida12

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3212861788
DOI
10.1016/j.egyr.2021.08.089

Is supplement to
https://openalex.org/W4214511921 (Other)
https://openalex.org/W3128450269 (Other)
https://openalex.org/W2735113807 (Other)
https://openalex.org/W2381672799 (Other)
https://openalex.org/W2379736201 (Other)
https://openalex.org/W2379628741 (Other)
https://openalex.org/W2336538353 (Other)
https://openalex.org/W2294119369 (Other)
https://openalex.org/W2102641196 (Other)
https://openalex.org/W2081929470 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1488052807
  • https://openalex.org/W1984700330
  • https://openalex.org/W1995972389
  • https://openalex.org/W1996455695
  • https://openalex.org/W2004677868
  • https://openalex.org/W2010470316
  • https://openalex.org/W2028018595
  • https://openalex.org/W2058394621
  • https://openalex.org/W2063615656
  • https://openalex.org/W2070618388
  • https://openalex.org/W2086647758
  • https://openalex.org/W2474495104
  • https://openalex.org/W2623598256
  • https://openalex.org/W2769296847
  • https://openalex.org/W2771319192
  • https://openalex.org/W2948336457
  • https://openalex.org/W3028477977
  • https://openalex.org/W3035253518