协议。

建模成为控制金属添加剂生产的复杂物理的重要工具，因为工程师试图提高过程的可靠性并减少缺陷。在AMUG 2025会议上发表讲话时，Flow Science，Inc的计算液体动力学（CFD）工程师Garrett Klim谈到了熔体池的建模如何为优化激光过程提供新的机会，而无需进行物理实验的禁止成本。

该呼叫基于AM期间非常局部的加热和金属的快速冷却。由过热或过热引起的熔体子弹中的不稳定性导致缺陷，例如孔隙度，不完全融合和表面不规则性。 “从所有这些不同物理学的不同相互作用的复杂性来看，对AM中物质行为的控制非常困难，” Klim解释说。

Flow-3D AM是一个多物理的CFD平台，旨在以高精度捕获这些现象，使工程师能够可视化熔体池无法演变，并在将自己投入到昂贵的施工实验之前，以防止缺陷。

射线形成：该过程稳定性的工具

激光束的形成是焊接中既定的实践，在AM中接收地球，以适应梁的空间能的分布。梁的形成不是依靠传统的高斯轮廓，而是在整个射线中更均匀或有选择地分布能量，从而影响熔体池的行为和硬化的特征。

Klima介绍了丹麦技术大学的Mohamed Bayat博士的一项研究结果，该大学使用Flow-3d AM研究了应用于钛合金一轨合金的环形光束的轮廓。在横截面减少和现场X射线监控方面的验证都显示出建模和实验之间的较高水平，而熔体尺寸的熔融池错误却远小于10％。

由于团队在保持恒定的共同激光能量的同时，功率从核心与环的比率变化，因此建模揭示了明显的趋势。环梁产生的较宽，较小的水池，避免在馅饼上进行深层压制，这是高斯梁的特征。克里马说：“环形光束会产生一个较小，较小的凹陷区域，从而导致更稳定的融化盆地。”

但是，具有较高的激光能力，不稳定浮出水面。建模预测了拉长熔融飞机的形成，并从熔体行为池释放了分裂，随后通过高速X射线可视化证实了这一点。

扩展到梁的任意形式

基于这些结果，流的科学进行了一项内部研究，该研究既静态和动态研究激光射线的形式，包括复杂的轮廓，例如无穷大，螺旋和弥补，五个点。在10台台式计算机上工作，通常在不到六个小时的时间内进行单个模拟，而最近的并行化开发则允许更多的参数条纹。

例如，在离散点上的五个集中能量的配置，在钥匙孔状态的条件下产生高渗透深度，但在电导率模式下效率有限。 “我们没有有效地加热熔体池，而是简单地加热这些点点。” Klim解释说，梁的选择应与所提出的工作方法相对应。

在螺旋和无尽的模式下观察到的较低的最大熔体速度和更均匀的温度分布表明，这些形式可以比集中梁提供更好的过程稳定性。在所有情况下，强度，温度，熔体速度和加工速度等指标都为评估妥协的基础提供了持续的基础，然后再进行身体试验。

“建模是一个非常有用的工具，可以帮助做出这些决策，”克里姆说，并指出激光管理中日益增长的自由度需要系统的方法来识别有希望的光束策略。

材料的表面张力，光学效应和依赖性

AMUG会议参与者提出了有关3D AM期间建模的物理学程度的详细问题。 KLIM证实，建模包括根据表面张力，接触角度和激光吸收等温度（例如温度）。如有必要，可以将其作为设置参数调整为已发布的数据集中通常没有的吸收。

通常，嗜热物质是从JMATPRO等数据库中获得的，该数据库允许模拟反映熔体条件下合金的特定行为。还支持激光反射和具有多个距离的现象的确切建模。

参与者称赞建模预测和实验观察结果之间有着强烈的同意，尤其是在熔体池的形式，喷雾的形成以及钥匙孔的传导和模式之间的过渡。

实用妥协：与穿透相比稳定

会议以讨论各种射线轮廓如何影响缺陷的形成，而且还影响材料的特性如何结束。高斯梁可提供更深入的渗透和较高的热梯度的晶粒结构，但它们也引入了更高的分裂和孔隙率的风险。相反，环梁可提供提高的稳定性和峰温度下降，但可以改变固化模式。

“这实际上取决于您提出的目标，”克里马说。 “如果您可以研究建模效果，而不是实验，那么它可能会更有利可图。”

Flow-3D AM提供了诸如温度梯度和冷却速度之类的结果，这是微结构演化的主要驱动因素。尽管该软件无法直接预测机械性能，但这些输出允许用户显示可能的结果，例如晶粒尺寸，延长和撞击电阻。

另一位工程师澄清说，更微妙，更定向的谷物（由高梯度和快速冷却引起）通常与改善的机械性能相关。在Flow-3D AM细胞水平上的分辨率通常以500万个元素或更薄的元素为单位，使您可以对这种硬化动态进行详细的局部分析。

由于建模的功能继续扩展，因此AM现在拥有一种强大的工具来优化激光处理策略，减少缺陷并提高印刷金属零件的性能：在按CAR键入“打印”之前。

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所示的图像显示了激光粉的合并的可视化。通过流的科学图像。