ADDOPT：面向电子束粉末床融合的层级热方差最小化最优控制框架
系统与控制
2025-01-22 v1 系统与控制
摘要
添加制造（AM）技术虽具前景，却面临过程规划和优化的重大挑战。层级AM中温度的大范围时空变化可导致热力学峰值，引发性能波动和缺陷。这些波动无法仅通过简单静态参数搜索完全消除。为应对这一挑战，本文提出一种基于部件尺度过程建模的状态空间方法，将AM过程规划定义为数值最优控制问题。我们以电子束粉末床融合（EB-PBF）AM工艺中的单层热方差最小化为例，成功计算出全局最优动态过程方案。这些优化后的过程方案在仿真中实现了相对于随机选区熔炸和均匀功率场的累计方差分别降低了87%和86%，并通过实验验证。该“一次性前馈”规划方法通过降低对实验和迭代的需求，拓展了AM技术的应用能力。进一步，本工作为将最优控制理论应用于AM的部件尺度优化与控制开辟了新的可能性。
引用
@article{arxiv.2406.07408,
title = {ADDOPT: An Additive Manufacturing Optimal Control Framework Demonstrated in Minimizing Layer-Level Thermal Variance in Electron Beam Powder Bed Fusion},
author = {Mikhail Khrenov and William Frieden Templeton and Sneha Prabha Narra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.07408},
year = {2025}
}