模拟激光粉末床熔融3D打印的热源比较

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模拟激光粉末床熔融3D打印的热源比较

一直以来，人们对激光粉末床熔融3D打印生产的零件质量，众说纷纭。一般来说，金属打印件问题是很多的，比如孔隙率和残余应力会导致部件变形或者失效。因此，必须尽可能地对设备进行优化。在一篇名为《利用导热率和吸收率不同的容积式热源，加工激光粉末床熔融3D打印传热模型》的论文中，对模拟激光粉末床熔融的八个热源进行了比较分析。

热源模型示意图，（a）圆柱形（b）半球形（c）半椭圆形（d）圆锥形（e）辐射转移（f）射线追踪（g）线性衰减（h）指数衰减

“受到质量和传热的影响，熔池中的物理现象非常复杂，”研究人员解释道。“由于粉末颗粒上的激光照射非常迅速，因此加热和冷却的速率也非常高。我们可以用一定尺寸的高精度数据模型，来模拟这些物理现象，但是这种模拟计算的成本非常高，所以我们这次用了3D打印模型，准确预测了模型的参数，减少了计算的时间。”
 

温度相关的热材料特性（a）SS17-4PH的密度（b）SS17-4PH的导热系数（c）SS17-4PH的热容量（d）低碳钢的材料特性 

据介绍，用于LPBF的数值模拟有8种热源模型，，可将它们归为几何修正组和吸收率分布组。结果表明，这八种热源模型都可使40％以上的熔池变浅。