Mohamad Bayat, et al. Keyhole-induced porosities in Laser-based Powder Bed Fusion (L-PBF) of Ti6Al4V: High-fidelity modelling and experimental validation. 

在本研究中，在一個10.4×10.4×4.5大小的粉床上制作多道直線激光加工實驗，每道加工長度為8mm，共加工六道。希望透過本研究了解匙孔氣泡形成機制。

1. 匙孔的形成

• 最初的加熱區域先形成較淺的熔池
• 反沖壓力造成熔融金屬流體向下運動
• 向下的流體運動以及熱點造成匙孔持續增長
• 熱量往熔池后端移動，造成匙孔邊緣的溫度繼續上升，形成更大的反沖壓力

匙孔引起的氣泡缺陷形成機制

• 匙孔底部的反沖壓力持續增加，造成熔池上緣區域的表面張力隨之增加
• 局部冷卻的金屬開始閉合，形成不規則的氣泡
• 向下的流體流動將這些氣泡往熔池后端推動
• 氣泡隨即被困在凝固的金屬熔池內

用FLOW-3D AM軟件進行仿真，并與實驗比對。

2. 模型驗證

以170W的激光加工實驗與數值模型比對，上圖為氣泡深度VS直徑。黑色方框為實驗數據，紅色圓圈為仿真結果，兩者趨勢一致。

上表為氣泡的平均直徑和深度數據，以及熔池的平均寬度和深度數據，仿真與實驗結果相當接近。