Der Artikel beschreibt die Entwicklung eines skalierbaren thermischen Simulationsansatzes für den Laser-Pulverbett-Fusions-Prozess (PBF), der auf dem Contact-Aware Path-Level (CAPL)-Ansatz aufbaut. Der neue Ansatz (PBF-CAPL) erbt die lineare Skalierbarkeit von CAPL und enthält drei neuartige Komponenten:
Zur Simulation des Laserscannens auf einer Festkörperoberfläche wird der gesamte Simulationsbereich und nicht nur der Fertigungspfad diskretisiert, indem fiktive Pfade an den Fertigungspfad angefügt werden.
Zur Simulation des Scannens auf überlappenden Pfaden werden die Elementbreiten durch ein Voronoi-Diagramm der Fertigungspfade initialisiert.
Es wird ein modifiziertes Wärmeleitungsmodell vorgeschlagen, das den hohen Temperaturgradienten um das Schmelzbad berücksichtigt.
Die neue Methode wird anhand von Schmelzbadbildern validiert, die mit dem co-axialen Schmelzbadüberwachungssystem (MPM) auf dem Additive Manufacturing Metrology Testbed (AMMT) von NIST aufgenommen wurden. Es wird eine hervorragende Übereinstimmung der Länge und Breite der Schmelzbäder zwischen Simulationen und Experimenten auf einem Nickel-Legierungs-Festkörpersubstrat (IN625) gefunden. Darüber hinaus werden der Einfluss der Laserleistung auf die Schmelzbadlänge und mögliche Verbesserungen der CAPL-Simulation diskutiert.
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by Xin Liu,Xing... at arxiv.org 03-20-2024
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