Multiphysics modelling of manufacturing processes: A review

Abstract

Numerical modelling is increasingly supporting the analysis and optimization of manufacturing processes in the production industry. Even if being mostly applied to multistep processes, single process steps may be so complex by nature that the needed models to describe them must include multiphysics. On the other hand, processes which inherently may seem multiphysical by nature might sometimes be modelled by considerably simpler models if the problem at hand can be somehow adequately simplified. In the present article, examples of this will be presented. The cases are chosen with the aim of showing the diversity in the field of modelling of manufacturing processes as regards process, materials, generic disciplines as well as length scales: (1) modelling of tape casting for thin ceramic layers, (2) modelling the flow of polymers in extrusion, (3) modelling the deformation process of flexible stamps for nanoimprint lithography, (4) modelling manufacturing of composite parts and (5) modelling the selective laser melting process. For all five examples, the emphasis is on modelling results as well as describing the models in brief mathematical details. Alongside with relevant references to the original work, proper comparison with experiments is given in some examples for model validation.

Simulação Numérica E Física Na Soldagem Dos Aços Inoxidáveis Duplex: Uma Revisão Sistemática.

“…A análise mostra também que, dentre o universo de 195.919 trabalhos publicados sobre soldagem, 1.567 envolvem algum grau de uso da simulação numérica e apenas 34 encontrados com as palavras-chaves que envolvem soldagem, simulação numérica e o equipamento para simulação termomecânica (Gleeble ® ). Deste último grupo, 50% (17)…”

“…A simulação da zona termicamente afetada (ZTA) é capaz de reproduzir os ciclos térmicos a partir da escolha de modelos de fluxo de calor. O ciclo térmico pode ser obtido por meio de soldas reais registrados por termopares, ou através da aquisição de dados gerados por um simulador computacional como, por exemplo, o Simufact Welding [15][16][17].…”

“…A etapa mais crítica em uma simulação de soldagem é a escolha dos parâmetros de trabalho e das condições de contorno. Estes parâmetros devem ser compatíveis com a solda real e necessitam garantir repetibilidade e qualidade em um processo de simulação [14][15][16][17]. No contexto atual da manufatura digital sustentada pela Indústria 4.0, o uso de simulações se tornou essencial na virtualização da produção [15,16].…”

“…No contexto atual da manufatura digital sustentada pela Indústria 4.0, o uso de simulações se tornou essencial na virtualização da produção [15,16]. O emprego de simuladores termomecânicos, como a Gleeble ® , e numéricos em experimentos, tem se tornado essenciais para a otimização dos processos de soldagem [17,18].…”

Analysis on selective laser melting of WC-reinforced H13 steel composite powder by finite element method

“…2 The SLM process begins with a sliced 3D CAD model, which contains information about the zones to be melted in different layers. 3 A certain amount of powder comes up to the build table and is layered by a roller or blade. A high-powered laser in a special pattern melts the powder and the 3D part is created.…”