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Accès ouvert déclaré 2026 article

Joule-Heated direct writing: an electrically-driven additive manufacturing paradigm for space fabrication

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

The imperative for in-space manufacturing drives the development of compact, energy-efficient metal additive manufacturing (AM) technologies. This work introduces and investigates a novel Joule-Heating Additive Manufacturing (JHAM) process, inspired by the Joule-Lenz effect, for the direct writing of metallic structures. A fully coupled thermal-electrical-structural finite element model is developed to simulate the multilayer deposition of 304 stainless steel wire, elucidating the unique "tusk-shaped" temperature field evolution and the effects of current, speed, and contact width. Single-bead, five-layer walls are fabricated experimentally, and the influence of process parameters on macrostructure, geometry (width, height, overlap rate), surface roughness (Ra, Rz), and cross-sectional hardness is systematically characterized. The results demonstrate that optimal macroscopic quality is achieved at 120 A, 200 mm/min, and a 1.0 mm contact width. The forming width and overlap rate increase with current, while the forming height decreases; conversely, increasing speed reduces width and overlap but increases height. Surface roughness and hardness exhibit non-monotonic trends with varying parameters, with a minimum Ra of 0.142 µm attained. Simulated and experimentally measured voltages show good agreement, validating the multiphysics model.Validation results indicate a voltage discrepancy of less than 10% between simulation and experiment. The JHAM process, with its low power consumption (<1 kW) and simplified architecture, presents a promising candidate for on-orbit fabrication of metallic components.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Joule-Heated direct writing: an electrically-driven additive manufacturing paradigm for space fabrication
Date Crossref
07/07/2026
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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