Investigación numérica de alto rendimiento de la relación entre parámetros del proceso y el charco de fusión en la fusión de polvo por haz de electrones
Autores: Breuning, Christoph; Böhm, Jonas; Markl, Matthias; Körner, Carolin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación numérica de alto rendimiento de la relación entre parámetros del proceso y el charco de fusión en la fusión de polvo por haz de electrones
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Geometrías complejas
Parámetros de proceso
Propiedades del material
Condiciones térmicas
Charco de fusión
Simulación de alta productividad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La fabricación fiable y repetible de geometrías complejas con propiedades homogéneas predeterminadas sigue siendo un desafío importante en la fusión de lecho de polvo con haz de electrones (PBF-EB). Aunque investigaciones anteriores identificaron una variedad de relaciones entre los parámetros del proceso y las propiedades, el enfoque de extremo a extremo subyacente, que relaciona directamente los parámetros del proceso con las propiedades del material, omite las condiciones térmicas subyacentes. Dado que las propiedades locales están gobernadas por las condiciones térmicas locales del charco de fusión, el enfoque de extremo a extremo es insuficiente para transferir propiedades predeterminadas a geometrías complejas y diferentes condiciones de procesamiento. Este trabajo utiliza simulaciones térmicas de alto rendimiento para la identificación de relaciones fundamentales entre los parámetros del proceso, las condiciones de procesamiento y la geometría resultante del charco de fusión en el estado cuasi-estacionario de las estrategias de trazado basadas en líneas en PBF-EB. A través de un estudio exhaustivo de más de 25,000 combinaciones de parámetros, que incluyen potencia del haz, velocidad, desplazamiento de línea, temperatura de precalentamiento y diámetro del haz, se establecen relaciones entre los parámetros del proceso y el charco de fusión, se identifican límites de procesamiento y se derivan pautas para la selección de parámetros del proceso para lograr propiedades deseadas bajo diferentes condiciones de procesamiento.
Descripción
La fabricación fiable y repetible de geometrías complejas con propiedades homogéneas predeterminadas sigue siendo un desafío importante en la fusión de lecho de polvo con haz de electrones (PBF-EB). Aunque investigaciones anteriores identificaron una variedad de relaciones entre los parámetros del proceso y las propiedades, el enfoque de extremo a extremo subyacente, que relaciona directamente los parámetros del proceso con las propiedades del material, omite las condiciones térmicas subyacentes. Dado que las propiedades locales están gobernadas por las condiciones térmicas locales del charco de fusión, el enfoque de extremo a extremo es insuficiente para transferir propiedades predeterminadas a geometrías complejas y diferentes condiciones de procesamiento. Este trabajo utiliza simulaciones térmicas de alto rendimiento para la identificación de relaciones fundamentales entre los parámetros del proceso, las condiciones de procesamiento y la geometría resultante del charco de fusión en el estado cuasi-estacionario de las estrategias de trazado basadas en líneas en PBF-EB. A través de un estudio exhaustivo de más de 25,000 combinaciones de parámetros, que incluyen potencia del haz, velocidad, desplazamiento de línea, temperatura de precalentamiento y diámetro del haz, se establecen relaciones entre los parámetros del proceso y el charco de fusión, se identifican límites de procesamiento y se derivan pautas para la selección de parámetros del proceso para lograr propiedades deseadas bajo diferentes condiciones de procesamiento.