ГРУППА ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ ИЗ УНИВЕРСИТЕТА НЕБРАСКИ-ЛИНКОЛЬНА, УНИВЕРСИТЕТА ДРЕКСЕЛЯ, ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА НАВАХО И КОМПАНИИ SIGMALABS РАЗРАБОТАЛА НОВЫЙ ПРОЦЕСС ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В 3D-ПЕЧАТНЫХ ДЕТАЛЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДХОДА ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ.

В новой статье команда описывает стратегию использования цифрового двойника, объединяющего физические процессы и данные различных измерений, для обнаружения дефектов в реальном времени по мере их образования в процессе LPBF печати.

Дефекты, как правило, образуются в процессах LPBF в результате тепловых процессов во время плавления, охлаждения, затвердевания и повторного плавления порошка лазером. Эти циклы нагрева и охлаждения могут могут привести к остаточным напряжениям и деформации детали.

В ходе тестирования своего подхода, исследователи смогли обнаружить и идентифицировать три различных типа дефектов в импеллерах из нержавеющей стали объединив измерения температуры расплава с тепловой имитационной моделью, которая быстро предсказывала распределение температуры в детали.

Исследователи предлагают свою стратегию в качестве альтернативы методам мониторинга процессов, основанных исключительно на данных, чтобы преодолеть недостатки этих процессов, а именно: задержки в обнаружении, плохая обобщаемость моделей, основанных на данных, на форму деталей, а также дороговизна и ресурсоемкость сбора данных.

Кроме того, поскольку цифровой двойник включает в себя как макромасштабное влияние формы детали на тепловую историю, так и микромасштабное влияние взаимодействия лазера с материалом в виде температуры расплава, он может включать в себя влияние различных параметров обработки, таких как схема сканирования, расстояние между отверстиями, мощность лазера и скорость.

Более подробную информацию об исследовании можно найти в статье "Digitally twinned additive manufacturing: Detecting flaws in laser powder bed fusion by combining thermal simulations with in-situ meltpool sensor data", опубликованной в журнале Materials and Design.

Источник