激光金屬沉積（送粉）

• 以功能梯度材料制造復雜幾何形狀的產品
• 預混合不同的粉末，形成定制合金
• 零件尺寸精度高
• 仿真有助于粉末噴出速率和激光參數的工藝優化

激光金屬沉積（送粉）FLOW-3D AM仿真

案例研究：應用數值模擬和回歸分析于熔覆路徑幾何形狀預測

Shuhao Wang, et al. Multi-physics modeling and Gaussian process regression analysis of cladding track geometry for direct energy deposition, (2019), https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2019.105950.

本案例由東北大學 (Northeastern University) 與新加坡國立大學(National University of Singapore) 共同完成，研究目標在于了解工藝參數對于熔覆路徑幾何形狀的影響。

在此研究中，工藝參數包含了

1. Laser Power（激光功率）
2. Powder feed rate（送粉速率）
3. Scan speed（掃描速度）

本研究采用方差分析法(Analysis of variance, ANOVA)進行評估。

數據包含了

• 實驗
• 數值模擬
• 高斯過程回歸模型(Gauss process regression (GPR) model)

研究中采用了24組實驗數據以驗證仿真與GPR模型。

數據比對后得到下列結果

• Track width error < 10%（仿真與實驗路徑寬度誤差<10%）
• Track height error < 12.5%（仿真與實驗路徑高度誤差<12.5%）
• GPR prediction error < 5.13% compared with simulation（GPR預測模型與仿真誤差<5.13%）

結論

“The powder scale model can rapidly predict the high-fidelity free surface of a single track with different parameters”

仿真模型可以在不同參數條件下，快速預測熔覆路徑的幾何形狀。