跨尺度粉末床熔融增材制造的基于物理建模与预测仿真
计算工程、金融与科学
2021-09-14 v2
摘要
金属粉末床熔融增材制造（PBFAM）有望催生产品设计、制造与供应链的新范式，同时加速医疗、航空航天及其他行业新技术的实现。目前，PBFAM 的更广泛应用受限于零件认证困难、生产成本高及生产率低，因为在最终零件可生产并部署前需进行大量工艺调试、后处理与检测。基于物理的 PBFAM 建模与预测仿真，有望深化对引发工艺失稳与缺陷的物理机制的基础理解。进而，这些见解有助于将工艺与原料参数同最终零件及材料性能相关联，从而预测最优加工条件，并启发改进加工硬件、策略与材料的发展。本文介绍我们研究团队在跨尺度金属 PBFAM 工艺建模方面的最新进展，即介观尺度粉末建模、介观尺度熔池建模、宏观尺度热-固-力学建模及微观组织建模。同时概述了这些模型的实验验证工作。最后，我们讨论了各子模型在集成整体建模方法中的相互作用及未来研究方向。
引用
@article{arxiv.2103.16982,
title = {Physics-Based Modeling and Predictive Simulation of Powder Bed Fusion Additive Manufacturing Across Length Scales},
author = {Christoph Meier and Sebastian L. Fuchs and Nils Much and Jonas Nitzler and Ryan W. Penny and Patrick M. Praegla and Sebastian D. Pröll and Yushen Sun and Reimar Weissbach and Magdalena Schreter and Neil E. Hodge and A. John Hart and Wolfgang A. Wall},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16982},
year = {2021}
}