粉末床熔融金属增材制造的风险导向设计优化
最优化与控制
2025-06-12 v1
摘要
粉末床熔融是一种广泛使用的增材制造（AM）工艺，用于生产使用传统方法难以制造的复杂、小批量零件。然而，其更广泛的采用受到工艺诱导缺陷的阻碍。AM 中的挑战源于固有的材料和工艺不确定性。因此，在设计优化和控制粉末床熔融 AM 工艺时，考虑这些不确定性至关重要。在这项工作中，我们针对粉末床熔融金属 AM 工艺，在不确定性条件下制定并求解了一个设计优化问题。我们的目标是最小化能耗，同时施加一个基于风险的约束，该约束以残余应力的缓冲失效概率来制定，以及一个熔融温度约束以确保成功的构建。我们使用代理模型来加速优化；这些模型使用高保真有限元模拟的数据进行训练。我们通过额外的高保真模拟验证了优化结果。验证结果表明，所提出的优化减少了能耗、增强了工艺可靠性，并为更稳健和可持续的增材制造做出了贡献。
引用
@article{arxiv.2506.09294,
title = {Risk-based Design Optimization for Powder Bed Fusion Metal Additive Manufacturing},
author = {Yulin Guo and Boris Kramer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.09294},
year = {2025}
}