Mathematical Model for Estimating the Melt Pool Depth During 3D Printing by Selective Laser Melting Technology

Le résumé fourni par la source

В статье исследуются тепловые процессы в зоне ванны расплава при селективном лазерном сплавлении керамического материала. Целью работы является установление аналитической зависимости между температурой в точках оси симметрии ванны расплава и их удалением от поверхности воздействия лазерного излучения при одиночном импульсном нагреве. Задача решается на основе численного моделирования нестационарного теплового поля с учетом температурозависимых теплофизических свойств материала, фазовых переходов, конвективного и радиационного теплообмена. Математическая модель реализована в программном комплексе COMSOL Multiphysics. Расчёты выполнены для одиночного лазерного импульса с гауссовым распределением плотности теплового потока при небольших мощностях лазерной установки. Температурные значения определялись в точках оси симметрии ванны расплава в области фазового перехода материала. На основе статистической обработки результатов численного моделирования получена аналитическая аппроксимирующая зависимость глубины точки оси симметрии ванны расплава от температуры. Проведена оценка точности аппроксимации, показавшая, что средняя ошибка не превышает 3 %, а множественный коэффициент детерминации превышает 0,99 для всего рассматриваемого диапазона энергий лазерного импульса. Установлена зависимость параметров аппроксимирующей функции от энергии импульса, что позволило получить обобщенное аналитическое выражение для нее. Полученные результаты могут быть использованы для инженерной оценки температурного состояния материала и глубины проплавления при селективном лазерном сплавлении керамических материалов, а также при разработке и оптимизации режимов лазерной обработки

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.