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金属粉末床熔合中的激光束形状优化
Additive Manufacturing ( IF 10.3 ) Pub Date : 2023-05-20 , DOI: 10.1016/j.addma.2023.103609 Vijaya Holla , Philipp Kopp , Jonas Grünewald , Katrin Wudy , Stefan Kollmannsberger
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更新日期:2023-05-24
Additive Manufacturing ( IF 10.3 ) Pub Date : 2023-05-20 , DOI: 10.1016/j.addma.2023.103609 Vijaya Holla , Philipp Kopp , Jonas Grünewald , Katrin Wudy , Stefan Kollmannsberger
在基于激光的金属粉末床熔合 (PBF-LB/M) 中,激光束形状显着影响温度分布和熔池尺寸。光束整形技术的最新进展允许在时间和空间上更灵活地改变激光束轮廓。例如,与普通高斯光束分布相比,环形和顶帽光束分布可以提高工艺效率和产品质量,因为它们将热输入分布在更大的区域。非旋转对称光束形状对于均匀温度场更有意义,以减少由于 Marangoni 流引起的飞溅形成等影响。通过迭代调整和重复实验开发新的光束轮廓既昂贵又耗时,而且通常不可行。提出的贡献使用数值优化使这个过程自动化,用基于具有非线性材料参数的热模型的计算机模拟来补充实验。优化使用基于梯度的方法结合伴随状态方法来计算灵敏度。通过选择由高斯光束形状产生的温度场作为优化目标来验证所提出的反演框架,并证明它仅在几次迭代后就恢复了原始高斯形状。然后,通过计算对应于传导模式下的熔池的轴对称光束形状,展示了该方法的应用。通过将计算出的熔池形状与实验评估的熔道横截面进行比较来验证该模型,两者取得了良好的一致性。最后,
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