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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).

Análisis de autorías institucional

Castello-Pedrero, PabloAutor o CoautorGarcia-Gascon, CesarAutor o CoautorGarcia-Manrique, Juan AAutor (correspondencia)

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Artículo

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

Publicado en: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

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

Afiliaciones

Resumen

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.

Palabras clave

Additive manufacturingDigital twinFinite-element homogenizationWarpagWarpage

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Proceedings Of The Institution Of Mechanical Engineers Part L-Journal Of Materials-Design And Applications debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoría Mechanical Engineering. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada en el Cuartil Q3 para la agencia WoS (JCR) en la categoría Materials Science, Multidisciplinary.

2025-05-27:

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

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-05-27:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 30 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Castelló Pedrero, Pablo) y Último Autor (García Manrique, Juan Antonio).

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido García Manrique, Juan Antonio.