Discrete Element Modeling of FDM Printed Specimens

Abstract

FDM-teknologi har nylig vekket økt oppmerksomhet i industri og blant forbrukere. Det har derimot enda ikke sett utbredt bruk i strukturelle sammenhenger. I denne oppgaven testes discrete element method (DEM), som nylig har sett bruk i simulering av fibrøse strukturer. Metoden testes i kontekst av FDM med plane og krumme lag.

Abaqus og Python programmering brukes sammen for å etablere en numerisk modell som anvender DEM til FDM-strukturer. Det legges vekt på å undersøke hvordan ``staircase effect'' er fanget opp for DEM-modellen kontra vanlige volummodeller.

Fra resultatene kan det sees at DEM-modellen har evne til å fange opp forskjellen mellom plan og krum FDM i høyere grad enn vanlige volummodeller.

Fused deposition modeling (FDM) has recently been of growing interesting industry and amongst consumers. However, it has still to see widespread usage for structural components. This thesis seeks to benchmark the discrete element method (DEM) which recently seeing applications in simulation of fibrous structures. The numerical model will be benchmarked in the context of comparing conventional planar FDM with the niche field of curved layer FDM.

Abaqus and Python programming is used in conjunction to establish numerical models to apply DEM to FDM printed structures. Emphasis is put on investigating the how the staircase effect is captured for DEM models compared to regular solid models.

It is found that the DEM model is able to capture the difference between planar and curved layer FDM to a higher degree than solid models.