受自然捕食者-猎物行为启发的粉末床熔融螺旋激光扫描策略

激光粉末床熔融（LPBF）增材制造提供了材料多样性、复杂几何形状的制造能力以及对机械性能和微观结构的控制。然而，要获得高质量的输出，需要同时考虑局部和全局热梯度的工艺参数。本文提出一种新的扫描模式，以缓解由不均匀加热和冷却引起的零件质量问题。我们采用受自然启发的设计方法，从捕食者-猎物行为中推导出一种螺旋模式，并应用功率优化策略以维持恒定的熔池深度。通过比较螺旋模式与成熟的锯齿形和螺旋线扫描模式的模拟热历史，我们认为螺旋模式显著降低了扫描区域内温度的空间变化，同时在扫描结束时，有更大区域保持在指定的阈值温度之上。因此，螺旋模式对于易开裂材料的LPBF以及未来LPBF的整体优化具有广阔前景。