KCI등재
SCIE
SCOPUS
Analysis and Optimization of Energy Consumption for Multi-part Printing Using Selective Laser Melting and Considering the Support Structure
저자
Zhilin Ma (Suzhou University) ; Mengdi Gao (Suzhou University) ; Kai Guo (Suzhou University) ; Qingyang Wang (Suzhou University) ; Lei Li (Hefei University of Technology) ; Conghu Liu (Suzhou University) ; Guang Zhu (Suzhou University) ; Zhifeng Liu (Hefei University of Technology)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2023
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
693-707(15쪽)
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Selective laser melting (SLM) can form complex and precise metal parts simultaneously and is widely used in medical and aerospace fields. The support structure plays an important role in SLM process, including supporting the overhanging structure, dissipating heat, and minimizing geometric deformation caused by internal stress. However, a non-optimal support structure causes increased energy and material consumption during processing and must be removed afterward to allow for utilization of the parts. Existing support structure design methods only consider reducing the support of a single part, and research on the support and energy consumption of simultaneous multi-part printing is lacking. Therefore, to reduce the energy and material consumption of simultaneous multi-part printing by SLM and improve processing efficiency, an energy consumption analysis and optimization method is proposed in this study from the perspective of the support structure. Based on previous studies on energy consumption distribution of the additive manufacturing process, a multi-component SLM energy consumption and material consumption model was established. Furthermore, a shared-support optimization strategy for simultaneous multi-part processing is proposed. For optimization, the method selects the appropriate printing direction of one part, and then combines multiple parts to form a shared support structure to minimize energy consumption. Finally, under the constraint of minimizing the mass, an optimization strategy of the SLM multi-part shared support combination is established, and the purpose of reducing the energy consumption and material consumption of the SLM is achieved under the premise of ensuring the geometric accuracy of the parts. The method was applied to the manufacturing process of a group of parts with a beam structure. Compared with the printing method using independent support, the shared support structure method reduced energy consumption more than 5.5%, material consumption for the support structure more than 17.2%, and printing time to a certain extent. This method effectively improves SLM production efficiency and sustainability and provides strategic support for additive manufacturing designers and producers.
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