Design of an induction systems for a 3d metallic printer

Autor: Muller, Mattis
Přispěvatelé: Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Ciència i Enginyeria de Materials, Calvo Muñoz, Jessica
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Popis: Aquest Projecte és una continuació de la feina feta anteriorment sobre la creació d'una impressora metàl·lica 3D basada en una tecnologia d'extrusió utilitzant les proprietats tixotròpiques de l'estat semisòlid d'alguns aliatges metàl·lics. Partint d'un disseny de l'extrusor era necessari establir i implementar el sistema d'escalfament. L'escalfament per inducció és la tecnologia d'escalfament amb la millor eficiència actualment al mercat que combina velocitat i precisió per a l'escalfament de material conductor. Aquesta tecnologia necessita l'ús d'inductors que creen corrents induïts dins el material la qual cosa resulta en un augment de la temperatura a causa de l'efecte Joule. La geometria de l'inductor té un paper important en el temps d'escalfament i en l'homogeneïtzació de la temperatura dins el material. Per al disseny de l'inductor es van realitzar simulacions numèriques que van ser validades experimentalment. Les simulacions es van dur a terme en el programa de simulació per elements finits DEFORM® v.11 per tal de definir la geometria que permet obtenir l'escalfament més homogeni possible per aconseguir l'estat semisòlid de l'aliatge d'alumini. Les simulacions han permès visualitzar la repartició de la temperatura a l'interior del material de l'extrusor i així entendre com la geometria de l'inductor i la intensitat de corrent influencia l'escalfament permetent dissenyar el sistema d'escalfament per inducció. Este Proyecto es una continuación del trabajo realizado anteriormente sobre la creación de una impresora metálica 3D basada en una tecnología de extrusión utilizando las propriedades tixotrópicas del estado semisólido de algunas aleaciones metálicas. Partiendo de un diseño del extrusor era necesario establecer e implementar el sistema de calentamiento. El calentamiento por inducción es la tecnología de calentamiento con la mejor eficiencia actualmente en el mercado que combina velocidad y precisión para el calentamiento de material conductor. Esta tecnología necesita el uso de inductores que crean corrientes inducidas dentro el material lo cual resulta en un aumento de la temperatura debido al efecto Joule. La geometría del inductor tiene un papel importante en el tiempo de calentamiento y en la homogeneización de la temperatura dentro el material. Para el diseño del inductor se realizaron simulaciones numéricas que fueron validadas experimentalmente. Las simulaciones se llevaron a cabo en el programa de simulación por elementos finitos DEFORM® v.11 con el fin de definir la geometría que permite obtener el calentamiento más homogéneo posible para alcanzar el estado semisólido de la aleación de aluminio. Las simulaciones han permitido visualizar la repartición de la temperatura al interior del material del extrusor y así entender cómo la geometría del inductor y la intensidad del corriente influye en el calentamiento permitiendo diseñar el sistema de calentamiento por inducción. This project follows up on the work carried out previously on the creation of a 3D metal printer based on extrusion technology using thixotropic properties of some metal alloys. Starting from the extruder design, it was necessary to establish and implement the heating system. Induction heating is the heating technology with the best efficiency currently on the market that combines speed and precision for the heating of conductive material. This technology requires the use of inductors that create induced currents within the material resulting in a temperature increase due to the Joule effect. The geometry of the inductor plays an important role in the heating time, as well as in the homogenisation of the temperature inside the material. For the design of the inductor, numerical simulations were performed and validated experimentally. The simulations were carried out in the finite element simulation program DEFORM® v.11 in order to define the geometry that allows to obtain the most homogeneous possible heating to reach the semi-solid state of the aluminium alloy. The simulations have made it possible to visualise the temperature distribution inside the extruder material and thus to understand how the inductor geometry and the current intensity influence the heating, allowing the design of the induction heating system. Incoming
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: