NUMERICAL INVESTIGATION TO IMPROVE ARGON FLOW IN A SELECTIVE LASER MELTING BUILD CHAMBER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Thesis Final Ali Corrected2.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 10 January 2025. Download (5MB)

Arabic Abstract

يفرض وجود جزيئات متناثرة في عمليات الذوبان الانتقائي بالليزر )الذوبان بالليزر الانتقائي( تحديات كبيرة، مما قد يؤثر على جودة الأجزاء النهائية المنتجة. على الرغم من الجهود المبذولة لإعادة توجيه هذه الجزيئات بعيدًا عن لوحة التصميم باستخدام تدفق الغاز الخامل، فمن الممكن أن تحدث بعض عمليات إعادة التوطين، مما يؤدي إلى اختلافات غير متوقعة في الخواص الميكانيكية للمكونات. تهدف هذه الدراسة إلى تحسين كفاءة إزالة الترشيش في الذوبان الانتقائي بالليزر. Renishaw AM250 لإجراء هذا التحقيق، تم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لغرفة بناء باستخدام Solidworks ثم تم استيراده إلى Ansys Fluent، وهو برنامج ديناميكيات الموائع الحسابية المتوفر تجاريًا. تم إجراء دراسة استقلالية الشبكة لتحسين التكاليف الحسابية وضمان الدقة. تم إدخال تعديلات هندسية مختلفة لمراقبة تأثيرها على ملف التدفق داخل غرفة التصميم، وتم استكشاف مجموعات مختلفة من هذه التغييرات. استخدمت الدراسة نمذجة الطور المنفصل لمقارنة النموذج الأساسي مع التصميم النهائي، بهدف تقييم التحسينات في عملية إزالة التناثر. في محاكاة DPM ، تمت دراسة مادتين AlSi10Mg :و SS 316L بسرعات مختلفة. تم الحفاظ على معدل تدفق الغاز الخامل ثابتًا عند 250 لتًرا في الدقيقة كما هو مستخدم في غرف البناء المتوفرة تجاريًا. تم أيًضا أخذ ثلاثة أحجام من جزيئات الرذاذ )100، 150، و200 ميكرون(، وزوايا طرد مختلفة )10، 35، و60 درجة(، ومواقع مختلفة )الحافة اليسرى، والحافة اليمنى، والوسط( في الاعتبار أيًضا للتحقيق العددي. تم إجراء هذا التحليل المقارن للتحقق من صحة وتأكيد التحسين في كفاءة عملية إزالة الترشيش. توفر نتائج هذه الدراسة نظرة ثاقبة حول كيفية تأثير التعديلات الهندسية وخصائص المواد على إزالة التناثر في عمليات الصهر بالليزر الانتقائية والمساهمة في تحسين جودة المكونات المصنعة .

English Abstract

The presence of spatter particles in selective laser melting (SLM) processes poses significant challenges, potentially impacting the quality of the final parts produced. Despite efforts to redirect these particles away from the build plate using inert gas flow, some resettlement can occur, leading to unexpected variations in the mechanical properties of the components. This study is aimed at improving the efficiency of spatter removal in SLM. To conduct this investigation, a 3D model of a Renishaw AM250 build chamber was created using SolidWorks and then imported into Ansys Fluent, a commercially available computational fluid dynamics (CFD) software. A mesh independence study was carried out to optimize computational costs and ensure accuracy. Various geometric modifications were introduced to observe their impact on the flow profile within the build chamber, and different combinations of these changes were explored. The study utilized Discrete Phase Modeling (DPM) to compare the base model with the final design, with the objective of assessing the improvements in the spatter removal process. In the DPM simulations, two materials were studied: AlSi10Mg and SS 316L at different velocities. The inert gas flow rate was kept constant at 250 L/min as used in commercially available build chambers. Three sizes of spatter particles (100, 150, and 200 microns), various ejection angles (10, 35, and 60 degrees), and different locations (left edge, right edge, and center) were also considered for the numerical investigation. This comparative analysis was conducted to validate and confirm the enhancement in the efficiency of the spatter removal process. The results of this study provide insights into how geometric modifications and material properties influence spatter removal in SLM processes and contribute to improving the quality of the manufactured components

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Alquaity, A.S
Committee Members:	Hawwa, M.A. and El-Nafaty, Usman Aliyu
Depositing User:	ALI AMAILOU (g202002880)
Date Deposited:	16 Jan 2024 05:16
Last Modified:	16 Jan 2024 05:16
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142775