使用激光粉末床融合过程模拟数据对斜坡表面的地形和粗度进行数值研究
Beytullah Aydogan1,2, Kevin Chou1
1Department of Industrial Engineering, J.B. Speed School of Engineering, University of Louisville, Louisville, KY 40292, USA.
Materials (Basel, Switzerland)
|December 17, 2024
概括
这项研究模拟了增材制造,以预测表面粗度,这是部件质量的关键因素. 下皮表面粗度的模拟结果与实验数据密切匹配,显示了预测建模的前景.
科学领域:
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算工程 计算工程
背景情况:
- 增材制造 (AM) 模拟对于预测激光粉床融合 (L-PBF) 等过程中的潜在问题至关重要.
- 表面粗度在L-PBF中显著影响零件质量,但准确的模拟仍然具有挑战性.
研究的目的:
- 从模拟的L-PBF数据使用3D表面拓计算表面粗度.
- 与实验结果相比,评估L-PBF模拟在预测表面粗度方面的准确性.
主要方法:
- 模拟L-PBF使用离散元件方法进行粉末散布和Flow-3D进行化.
- 在不同的线性能量密度 (LED) 上,为两个情况 (前和后轮) 生成了十层的3D表示.
- 提取并分析上皮,下皮和侧皮表面,使用MATLAB计算表面粗度 (Sa).
主要成果:
- 从模拟的热梯度数据生成了3D表面拓.
- 从模拟中计算的下皮表面的Sa值处于实验结果的范围内.
- 模拟的重点是融化池的深度和宽度与观察到的下皮粗度相关.
结论:
- 模拟显示,有可能准确预测L-PBF中的表面粗度.
- 该研究验证了使用基于物理的模拟来估计增材制造中的表面质量.
- 进一步细化模拟参数可以提高所有表面的预测准确性.


