Η διπλωματική με το παραπάνω θέμα εστιάζει στην προσομοίωση της κατεργασίας προσθήκης υλικού,
Selective Laser Melting (SLM) υλοποιώντας ένα μοντέλο μεταφοράς θερμότητας, σε δύο διαφορετικά
λογισμικά, το COMSOL 5.6 και το OpenFOAM v5. Το μοντέλο αυτό περιλαμβάνει τον μηχανισμό
μεταφοράς θερμότητας με αγωγή. Η δέσμη laser η οποία χτυπά το υλικό ακολουθεί γκαουσιανή
κατανομή. Πρώτα απ’ όλα, δίνεται μια σύντομη παρουσίαση της κατεργασίας SLM. Στη συνέχεια
σχηματίζονται οι παραδοχές του μοντέλου αυτού. Επιπλέον παρουσιάζεται ο μαθηματικός χειρισμός
των εξισώσεων και των οριακών συνθηκών του laser, καθώς και η δημιουργία του κώδικα για το
OpenFOAM και το μοντέλο για το COMSOL. Επιπλέον, γίνεται εκτενής περιγραφή της διαδικασίας
που ακολουθείται για την μοντελοποίηση, καθώς και παρουσίαση της κατάστρωσης του μοντέλου στα
δύο αυτά λογισμικά. Στο OpenFOAM, χρησιμοποιήθηκε ο επιλύτηςlaplacianfoam, ενώ στο COMSOL,
το Heat Transfer in Solids Module. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν σε τρείς διαφορετικές ταχύτητες
laser, καθώς επίσης και ο χρόνος εκτέλεσης, η διαχείριση πόρων του λειτουργικού συστήματος και το
περιβάλλον εργασίας χρήστη. Κατά τη σύγκριση, και τα δύο λογισμικά λειτούργησαν επαρκώς και
συνάγεται το συμπέρασμα ότι για διαφορετική εφαρμογή κάθε λογισμικό μπορεί να είναι πιο ικανό από
το άλλο.
Συμπερασματικά, ο αναγνώστης θα είναι σε θέση να απαντήσει σε ερωτήσεις όπως: ποια είναι η
μεθοδολογία μοντελοποίησης για τα δύο προγράμματα; πώς μπορεί να μοντελοποιηθεί η μεταφορά
θερμότητας με αγωγή στη κατεργασία SLM; πόσο πολύ μπορεί να εμπλουτιστεί η προσομοίωση της
κατεργασίας αυτής; ποιο λογισμικό είναι το πιο κατάλληλο για ποια εφαρμογή; πώς τα προγράμματα
OpenFOAM και COMSOL διαχειρίζονται τους πόρους του υπολογιστή;
(EL)
The focus of this work was to simulate the heat transfer on two different software, COMSOL 5.6 and
OpenFOAM v5, during the additive manufacturing process named, Selective Laser Melting (SLM). A
heat transfer model, in conduction mode, was implemented with Gaussian distributed laser beam
striking down on the top surface. First of all, a brief presentation of SLM is given. Then the model
assumptions are formed. Moreover, the governing Equations and Laser Boundary Conditions
mathematical treatment are presented in this work. The generation of the code for OpenFOAM and
the model for the COMSOL are presented, too. In addition, the workflow for each program is
presented and the implementation of the heat transfer model is included. On OpenFOAM,
laplacianfoam solver was used, whereas on COMSOL Heat Transfer in Solids Module was used. The
results were compared in respect to three different laser speeds. The runtime, operating system
resources management and user interface were compared, too. During comparison, both software
operated adequately, and it is concluded that for different application each software maybe be more
capable than the other.
In the end of this work, reader will be able to answer to questions such as what is the modeling
workflow for the two programs? How to model conduction mode on SLM process? How far can the
single-track simulation enrich? Which software is most suitable for which application? How
OpenFOAM and COMSOL manage computer resources? And more...
(EN)
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο
