在现场3D温度场建模和特征使用流用于金属添加剂制造工艺监测
Lei Peng1, Edward Benavidez2, Saptarshi Mukherjee2
1Department of Electrical and Computer Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI, 94550, USA.
Scientific reports
|March 23, 2025
概括
厄迪电流 (EC) 测量显示,在金属增材制造 (AM) 过程中实时温度监测具有前途. 这种技术可以跟踪内部温度,有助于激光粉床融合 (LPBF) 过程的质量控制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 电磁主义 电磁主义
背景情况:
- 金属增材制造 (AM) 对工业4.0至关重要,特别是在航空航天和医疗领域,使复杂的几何形状和量身定制的特性成为可能.
- 由于表面质量差和内部多孔性等问题,金属增材制造的广泛采用受到阻碍,需要先进的工艺监控.
- 实时监控对于释放金属AM技术的全部潜力至关重要.
研究的目的:
- 调查使用流 (EC) 测量用于在激光粉床聚变 (LPBF) AM期间现场温度监测的可行性.
- 探索EC测量作为评估内部温度的新方法,与表面缺陷检测不同.
- 验证EC信号能够反映AM材料内的动态温度变化的能力.
主要方法:
- 开发了一种热合电磁模拟,以模拟EC对AM材料温度变化的反应.
- 使用商业EC设备进行实验验证.
- 在金属板上使用点加热源 (铁尖) 来模拟AM期间的局部加热.
主要成果:
- 模拟证实,EC响应在AM工艺中的加热和冷却周期期间动态反映材料温度.
- 实验验证证明了EC测量在420-700K范围内的实时温度监测的能力.
- 这些发现表明,在模拟的AM条件下,EC信号与材料内部温度之间存在强烈的相关性.
结论:
- 厄迪电流测量为金属添加剂制造中的现场温度监测提供了一种可行的方法.
- 这种技术可以提供关于内部热史的关键数据,这对于提高构建质量和可靠性至关重要.
- 成功验证为将欧盟监测纳入LPBF流程铺平了道路,以满足关键质量控制需求.
