‘太阳城’选区激光熔化SLM金属3D打印的熔池及单道熔覆层仿真分析

选区激光熔融（SelectiveLaserMelting；SLM）的加工过程中不存在着效率与质量的均衡，当粉末砖得较为薄，激光扫描速度减少的时候，加工效率较为低，然而也更容易再次发生熔覆层不平坦或者两层之间空隙减少的现象。如何寻找极致的均衡？通过建模的手段可以更加直观的研究激光选区熔融制取机理并为涉及工艺参数优化获取指导。本期，建模专家利用线性元分析软件Rocky和计算出来流体动力学分析软件AnsysFluent对激光选区熔融铺粉过程及单道熔覆层的构成过程展开建模分析，并在一定工况范围内研究了激光功率、激光扫描速度和铺粉层薄这三个参数对打印机熔池及单道熔覆层的影响，该建模过程的构建可以更加直观的研究激光选区熔融制取机理并为涉及工艺参数优化获取指导。通过对激光选区熔融激光与粉末的相互作用，单道熔池内金属熔体的流动过程，适当工艺条件下熔池的形态及最后熔覆层的特性展开研究可以了解解读SLM制取机理，并可对SLM制取工艺设计和优化获取指导。

线性元分析可以对撒粉和铺粉过程展开仿真，从而创建粉末床模型；选区激光熔融SLM金属3D打印机熔池及单道熔覆层的构成过程建模可以使用计算出来流体动力学分析构建。加工原理及粉末床模型的创建激光选区熔融（SelectiveLaserMelting；SLM）样品制取过程中以激光作为能量源熔融粉末构成熔池，且熔池内的金属不会产生流动，随着激光的卡住，熔池凝结构成了单道熔覆层。熔池及单道熔覆层的特性影响着最后所制取零件的质量。选区激光熔融熔池及单道熔覆层的构成过程主要牵涉到三个区域：基板（或已成形区域）、粉末层和维护气氛；粉末特性（球形度、粒度产于、流动性等参数）对所构成的粉末床层有最重要影响。

而粉末床对先前的激光选区熔融过程有最重要影响，因此在建模分析过程中有适当对粉末床的成形过程展开分析。实际工况下粉末颗粒尺寸不均匀分布，随砖粉工艺转变粉末颗粒的不存在方位及颗粒间距也有所变化，本文使用线性元方法对金属粉末的铺粉过程展开了建模分析，仿真在Rocky中展开，包括有粉末床层的单道熔池计算出来域模型的创建过程如图1右图：图1：单道熔池计算出来域模型的创建过程，来源安世亚太网格处置及初始化本文单道熔池计算出来域模型使用多面体网格展开区分，最后的网格区分情况如图2右图。

图2：计算出来域内部某XZ横截面网格区分情况，来源安世亚太初始设置将基板（或已成形区域）和粉末区域设置为金属互为（本文计算出来为316L合金），其余部位为维护气体，各互为在计算出来域中的不存在状态如图3右图（图示为某一层薄状态，本文针对有所不同的层薄展开了分析）。图3：初始各互为在计算出来域中的不存在状态，来源安世亚太（红色为金属基板及粉末区域，蓝色为维护气体区域）激光功率的影响分析本文在其他制取参数完全一致的条件下对比了有所不同激光功率下熔池及单道熔覆层的形态，某工况下的对比结果闻图4。

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