{rfName}
In

Llicència i ús

Altmetrics

Grant support

The authors disclosed receipt of the following financial supportfor the research, authorship, and/or publication of this article:This work was supported by Generalitat Valencia (GVA) and the Spanish Ministry of Science and Innovation (INVEST/2022/131, CIACIF/2021/286, IDIFEDER/2021/040, TED2021-130879B-C21 and PID2019-108807RB-I00).

Anàlisi d'autories institucional

Castello-Pedrero, PabloAutor o coautorGarcia-Gascon, CesarAutor o coautorGarcia-Manrique, Juan AAutor (correspondència)

Compartir

Publicacions
>
Article

Integrated computational modeling of large format additive manufacturing: Developing a digital twin for material extrusion with carbon fiber-reinforced acrylonitrile butadiene styrene

Publicat a:Proceedings Of The Institution Of Mechanical Engineers Part L-Journal Of Materials-Design And Applications. 238 (2): 332-346 - 2024-02-01 238(2), DOI: 10.1177/14644207231219856

Autors: Castello-Pedrero, Pablo; Garcia-Gascon, Cesar; Bas-Bolufer, Javier; Garcia-Manrique, Juan A; Garcia-Manrique, Juan A

Afiliacions

Resum

Material extrusion (MEX) continues to be a pivotal additive manufacturing (AM) process, involving the selective heating and layer-by-layer deposition of material. However, conventional finite-element models (finite-element analysis) face limitations in accurately simulating the MEX process, highlighting the need for experimental validation. This paper highlights an advanced material modeling technology that streamlines the development of composite parts using large format AM (LFAM). It specifically focuses on a thermoplastic acrylonitrile butadiene styrene (ABS) matrix composite material enriched with 20% short carbon fibers. The study employs integrated computational materials engineering, integrating (i) the manufacturing process, (ii) the material's microstructure, (iii) homogenization techniques, and (iv) the performance of the final part. The development of a digital twin for pellet extrusion is proposed, emphasizing the importance of micro-structure characterization to account for warpage and residual stresses that lead to part distortion. The demonstrator manufactured for this study is a wind turbine mold of a blade section. Experimental tests revealed an elastic modulus of 5.5 GPa and a hardening modulus of 2.4 GPa for the composite. The numerical microscopic model showed a 16% error in the elastic modulus compared to experimental results. The study concludes that the homogenization techniques are effective in predicting the elastic properties but lack accuracy in the plastic region. The application of the model to the LFAM process of pellet extrusion is demonstrated, with simulation results showing a maximum deformation close to the center of the wind turbine blade mold.

Paraules clau

Additive manufacturingDigital twinFinite-element homogenizationWarpagWarpage

Indicis de qualitat

Impacte bibliomètric. Anàlisi de la contribució i canal de difusió

El treball ha estat publicat a la revista Proceedings Of The Institution Of Mechanical Engineers Part L-Journal Of Materials-Design And Applications a causa de la seva progressió i el bon impacte que ha aconseguit en els últims anys, segons l'agència Scopus (SJR), s'ha convertit en una referència en el seu camp. A l'any de publicació del treball, 2024 encara no hi ha indicis calculats, però el 2023, es trobava a la posició , aconseguint així situar-se com a revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoria Mechanical Engineering. Destacable, igualment, el fet que la revista està posicionada en el Cuartil Q3 per a l'agència WoS (JCR) en la categoria Materials Science, Multidisciplinary.

Independentment de l'impacte esperat determinat pel canal de difusió, és important destacar l'impacte real observat de la pròpia aportació.

Segons les diferents agències d'indexació, el nombre de citacions acumulades per aquesta publicació fins a la data 2025-05-29:

  • WoS: 3
  • Scopus: 5
  • OpenCitations: 2

Impacte i visibilitat social

Des de la dimensió d'influència o adopció social, i prenent com a base les mètriques associades a les mencions i interaccions proporcionades per agències especialitzades en el càlcul de les denominades "Mètriques Alternatives o Socials", podem destacar a data 2025-05-29:

  • L'ús d'aquesta aportació en marcadors, bifurcacions de codi, afegits a llistes de favorits per a una lectura recurrent, així com visualitzacions generals, indica que algú està fent servir la publicació com a base del seu treball actual. Això pot ser un indicador destacat de futures cites més formals i acadèmiques. Aquesta afirmació està avalada pel resultat de l'indicador "Capture", que aporta un total de: 30 (PlumX).

Amb una intenció més de divulgació i orientada a audiències més generals, podem observar altres puntuacions més globals com:

    Anàlisi del lideratge dels autors institucionals

    Hi ha un lideratge significatiu, ja que alguns dels autors pertanyents a la institució apareixen com a primer o últim signant, es pot apreciar en el detall: Primer Autor (Castelló Pedrero, Pablo) i Últim Autor (García Manrique, Juan Antonio).

    l'autor responsable d'establir les tasques de correspondència ha estat García Manrique, Juan Antonio.