ansys激光熔化的案例
每日一品：永年激光桌面型精密選區激光熔化金屬3D打印機YLM-160s
在全球3D打印產品庫product.nanjixiong.com里，永年激光推出了桌面型精密選區激光熔化金屬3D打印機YLM-160s。
目前，國內外的金屬3D打印機廠商都在朝著大型化的方向發展，對于桌面型和小型金屬成形機有所忽略，即便有推出小型金屬3D打印機，成形體積一般也非常小（50x50x50mm3），另外還存在成形粉體不可變，精度有待提高等問題。
實際上，我國的工業、科研和教學等領域都需要桌面型、大成形體積、可變粉體、高精度的3D金屬打印設備。如果有一款設計精巧，結構緊湊、可變成形粉體、精度好、成形效率高而具有足夠大的掃描成形空間大的微小型設備，一定會非常受歡迎。但這樣的設備設計和制造難度高，須有長期從事3D金屬打印設備生產和使用經驗的團隊來完成。
江蘇永年激光成形技術有限公司在近10年的選區激光熔化（SLM）研發基礎上，摒棄傳統的SLM設備的成形缸系統，采用擁有自主發明專利的“型-形技術”，即M/S——Model/Shape技術，完成從SLM到SLM-M/S的技術提升，經過大量的開發，順利完成超大成形粉體的金屬桌面機的生產。
△永年激光桌面型精密選區激光熔化金屬3D打印機YLM-160s
YLM-160s設備的應用領域：
工業領域：注塑模和吹塑模小型插件等，工業用金屬結構件，其成形空間應遠遠大于50mm立方，達到了160x160x200mm3的水平；
醫療器械：體內外假肢和關節、齒科義齒等
科研領域：材料研究需小型可變粉體的3D金屬打印設備，以節省寶貴的測試金屬粉末；由于實驗室面積的限制，研究領域更傾向小型機或桌面機；
教學領域：高等學校的實訓、技師和技工培訓和競技大賽等對桌面機的需求是很迫切的。
展開 COMSOL激光粉末床熔化的羽流仿真 ￥3000
對于COMOSL的模擬主要集中在粉末熔化的熔池，相變等方面考慮，同時，附帶考慮了背景氣體。這里我們換一個是思路取思考，主要考慮反沖物質（壓力）對背景氣體的影響，或說背景氣體對燒蝕形貌的影響。這里我們對空氣和材料都采用動網格的方式建模。主要采用的模塊：層流動網格+流體傳熱等模塊。
目前，這個模型全球好像只發了兩篇SCI一區，還有很大的擴展空間。
鎳基高溫合金IN738激光選區熔化中預熱溫度對熔池演化的影響 | FLOW-3D AM
二、研究方法
1.離散元方法構建粉床模型（FLOW-3D -DEM）
2.確定激光選區熔化的邊界條件，構建熱流CFD模型（FLOW-3D -Weld）
3.使用上述模型研究單道、多道熔池的溫度場和流動行為
三、研究結果 - 單道熔池形貌仿真與實驗對比
熔池形態對比
冷卻速率分布
固相率分布
四、研究結果 - 單道熔池孔隙形成
孔隙現象也會隨著不同的能量密度以及預熱情況而產生變化。幾種具有代表性的工藝參數條件下孔隙形成的截面圖（Y-Z平面）如圖所示。
五、研究結果 – 裂紋
凝固方式：邊緣由外向內/中線沿著掃描方向
裂紋更易從中心線處擴展產生
不同預熱下X/Y/Z矢量溫度梯度分布
六、研究結果 – 單道熔池凝固條件
隨著預熱溫度的增加，熔池邊緣的冷卻速率從200°C的2.2×10^6K/s減小到700°C下的5.3×10^5K/s，降低的冷卻速率導致更淺但更寬的熔池中較低的拉應力和減少的液化開裂敏感性。
200°C預熱條件下的溫度梯度從頭部的8.8×10^6K/m減少到尾部附近約5.3×10^6K/m的“黃色水平”。相比之下，700°C預熱條件下，溫度梯度減少到約3×10^6K/m的“青色水平”。如圖所示觀察到高預熱溫度增加了長度，形成了更均勻的熱場。
展開 激光選區熔化成形過程中搭接率及掃描速度對溫度場的影響
圖 1 多層多道的有限元模型
掃描速度對溫度場的影響
圖2是激光掃描階段的瞬時最高溫度的平均值和熔池深度隨速度的變化曲線。不同速度間的瞬時最高溫度比較接近，但是速度越慢平均最高溫度越高。由圖可知，速度由10m/min變為15m/min時，平均瞬時最高溫度減小了52K，明顯高于速度由15m/min變為20m/min 的溫度變化值 8K。從熔池的深度隨速度的變化上也能看到這一現象。這是因為激光在同一位置的停留時間與速度成反比關系，當速度變化量相同時，激光停留時間的改變量并不相同。
圖 2 熔池深度與平均最高溫度隨速度的變化
（功率為190W；搭接率為0）
搭接率對溫度場的影響
圖3是不同搭接率下瞬時最高溫度的變化曲線。從圖中我們可以看到，搭接率對瞬時最高溫度的影響不大。搭接率對熔池深度影響較為明顯，搭接率為33%的熔池 深度為0.053mm大于搭接率為0 的熔池深度0.045mm。這是因為重熔區面積隨著搭接率增大而增大，而重熔區已在前一道掃描時被高溫熔化，且仍有較高的溫度，此外，重熔區為實體，熱導率大，易于激光產生熱量向四周傳播，因而熔池深度增大。
圖3 不同搭接率時瞬時最高溫度隨時間的變化曲線
（功率為190W；速度為15m/min）
來源：鑫精合
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光學技術深度解析｜詳解選區激光熔化技術
今天為大家深度解析選區激光熔化技術，相信各位光學人一定從里面獲得更多的收獲吧！選區熔化成形技術是3D打印技術的一種，它打破傳統的刀具、夾具和機床加工模式，根據零件或物體的三維模型數據，通過成型設備以材料累加的方式制成實物零件。
原理
激光選區熔化成形技術是以原型制造技術為基本原理發展起來的一種先進的激光增材制造技術。通過專用軟件對零件三維數模進行切片分層，獲得各截面的輪廓數據后，利用高能量激光束根據輪廓數據逐層選擇性地熔化金屬粉末，通過逐層鋪粉，逐層熔化凝固堆積的方式，制造三維實體零件。
圖1和圖2分別是激光選區熔化成形零件示意圖和原理示意圖。如圖2所示，零件的三維數模完成切片分層處理并導入成形設備后，水平刮板首先把薄薄的一層金屬粉末均勻地鋪在基板上，高能量激光束按照三維數模當前層的數據信息選擇性地熔化基板上的粉末，成形出零件當前層的形狀，然后水平刮板在已加工好的層面上再鋪一層金屬粉末，高能束激光按照數模的下一層數據信息進行選擇熔化，如此往復循環直至整個零件完成制造。
圖1 激光選區熔化成形零件示意圖
圖2 激光選區熔化成形基本原理示意圖
特點
圖3為激光選區熔化成形技術制造的零件。激光選區熔化成形技術突破了傳統制造工藝的變形成形和去除成形的常規思路，可根據零件三維數模，利用金屬粉末無需任何工裝夾具和模具，直接獲得任意復雜形狀的實體零件，實現“凈成形”的材料加工新理念，特別適用于制造具有復雜內腔結構的難加工鈦合金、高溫合金等零件。
展開 利用激光選區熔化增材制造雙相難熔中熵合金NbMoTi
Double-phase refractory medium entropy alloy NbMoTi via selective laser melting (SLM) additive manufacturing
Yinan Chen a, Bo Li
本篇論文介紹了利用激光選區熔化（SLM）技術，成功制造出雙相難熔中熵合金NbMoTi。
由于其高熔點，單一BCC相元素金屬的制造難度大，同時單一相元素金屬的性質單一，限制了合金的性能。因此，本研究探討Nb、Mo和混合MoNbTi粉末的成型分析，FLOW-3D模擬首次成功證明了，利用激光加工可以從粉末混合物中原位合金化生產MoNbTi中熵合金。通過數值仿真優化制造參數，從而縮短流程設計周期。此外，本研究分析了非平衡固化過程中MoNbTi合金樣品的雙相微觀結構。
金屬材料規格如下。
實驗方式
將Nb、Mo和Ti粉末混合，并通過三維粉末混合機進行攪拌36小時，得到混合粉末。
通過數值模擬（FLOW-3D）確定優化的加工參數，如激光功率、掃描速度、掃描間距和層厚等。
以SLM技術制備出Nb、Mo和NbMoTi高熵合金樣品，并使用阿基米德測量法測量了它們的密度。
實驗結果表明，經過優化的加工參數可以成功制備出高密度的Nb、Mo和NbMoTi高熵合金樣品。
參數設計
以FLOW-3D進行數值模擬來確認加工參數。通過改變掃描速度、掃描間距和層厚等參數，模擬出不同參數下元素Nb的熔池變化情況。當掃描速度降低時，熔池的幾何尺寸增加，熔池的液面下降。在速度為300mm/s時，熔池的瞬時最高溫度為4261K，且成功完成SLM成形。當速度下降到200mm/s時，液面凹陷，成形效果較差。
展開 增材專欄 l 選區激光熔化SLM金屬3D打印的熔池及單道熔覆層仿真分析
視頻：粉末在激光作用下發生變化的過程
本期，安世亞太的仿真專家借助離散元分析軟件Rocky和計算流體動力學分析軟件Ansys Fluent 對激光選區熔化鋪粉過程及單道熔覆層的形成過程進行仿真分析，并在一定工況范圍內研究了激光功率、激光掃描速度和鋪粉層厚這三個參數對打印熔池及單道熔覆層的影響，該仿真過程的實現可以更直觀的研究激光選區熔化制備機理并為相關工藝參數優化提供指導。
通過對激光選區熔化激光與粉末的相互作用，單道熔池內金屬熔體的流動過程，相應工藝條件下熔池的形態及最終熔覆層的特性進行研究可以深入理解SLM制備機理，并可對SLM制備工藝設計和優化提供指導。
離散元分析可以對撒粉和鋪粉過程進行模擬，從而建立粉末床模型；選區激光熔化SLM金屬3D打印熔池及單道熔覆層的形成過程仿真可以采用計算流體動力學分析實現。
加工原理及粉末床模型的建立
激光選區熔化（Selective Laser Melting；SLM）樣品制備過程中以激光作為能量源熔化粉末形成熔池，且熔池內的金屬會產生流動，隨著激光的移開，熔池凝固形成了單道熔覆層。熔池及單道熔覆層的特性影響著最終所制備零件的質量。
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視頻：粉末在激光作用下發生變化的過程
本期，安世亞太的仿真專家借助離散元分析軟件Rocky和計算流體動力學分析軟件Ansys Fluent 對激光選區熔化鋪粉過程及單道熔覆層的形成過程進行仿真分析，并在一定工況范圍內研究了激光功率、激光掃描速度和鋪粉層厚這三個參數對打印熔池及單道熔覆層的影響，該仿真過程的實現可以更直觀的研究激光選區熔化制備機理并為相關工藝參數優化提供指導。
通過對激光選區熔化激光與粉末的相互作用，單道熔池內金屬熔體的流動過程，相應工藝條件下熔池的形態及最終熔覆層的特性進行研究可以深入理解SLM制備機理，并可對SLM制備工藝設計和優化提供指導。
離散元分析可以對撒粉和鋪粉過程進行模擬，從而建立粉末床模型；選區激光熔化SLM金屬3D打印熔池及單道熔覆層的形成過程仿真可以采用計算流體動力學分析實現。
加工原理及粉末床模型的建立
激光選區熔化（Selective Laser Melting；SLM）樣品制備過程中以激光作為能量源熔化粉末形成熔池，且熔池內的金屬會產生流動，隨著激光的移開，熔池凝固形成了單道熔覆層。熔池及單道熔覆層的特性影響著最終所制備零件的質量。
展開 增材專欄 l 選區激光熔化SLM金屬3D打印的熔池及單道熔覆層仿真分析
視頻：粉末在激光作用下發生變化的過程
本期，安世亞太的仿真專家借助離散元分析軟件Rocky和計算流體動力學分析軟件Ansys Fluent 對激光選區熔化鋪粉過程及單道熔覆層的形成過程進行仿真分析，并在一定工況范圍內研究了激光功率、激光掃描速度和鋪粉層厚這三個參數對打印熔池及單道熔覆層的影響，該仿真過程的實現可以更直觀的研究激光選區熔化制備機理并為相關工藝參數優化提供指導。
通過對激光選區熔化激光與粉末的相互作用，單道熔池內金屬熔體的流動過程，相應工藝條件下熔池的形態及最終熔覆層的特性進行研究可以深入理解SLM制備機理，并可對SLM制備工藝設計和優化提供指導。
離散元分析可以對撒粉和鋪粉過程進行模擬，從而建立粉末床模型；選區激光熔化SLM金屬3D打印熔池及單道熔覆層的形成過程仿真可以采用計算流體動力學分析實現。
加工原理及粉末床模型的建立
激光選區熔化（Selective Laser Melting；SLM）樣品制備過程中以激光作為能量源熔化粉末形成熔池，且熔池內的金屬會產生流動，隨著激光的移開，熔池凝固形成了單道熔覆層。熔池及單道熔覆層的特性影響著最終所制備零件的質量。
展開 【Ansys線上直播回看】“聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發射半導體激光器
『點擊觀看直播回放』
本次網絡研討會中展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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展開 報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發射半導體激光器仿真
在本次網絡研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或實驗量測的結果導入TWLM來表征包含量子井增益的波導，并進行增益與激光器設計。無論您是從事電路集成的系統設計人員還是從事分立元件的激光器設計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設計。歡迎報名！
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報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發射半導體激光器仿真
在本次網絡研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或實驗量測的結果導入TWLM來表征包含量子井增益的波導，并進行增益與激光器設計。無論您是從事電路集成的系統設計人員還是從事分立元件的激光器設計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設計。歡迎報名！
展開 Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析（四）
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構變形。（聯系我們獲取文章附件）
FEA 分析準備
在本文中，我們將在 OpticStudio 中打開完整的光機系統，準備記錄光束穿過鏡頭和反射鏡時被吸收的激光功率。隨后，我們使用可以導入到FEA軟件的格式來導出此數據。打開附件中的 ‘system_NSC_2022.zar’ 文件。
體探測器物體
與 2D 探測器物體（例如矩形探測器、表面探測器、顏色探測器等）不同，體探測器為 3D 物體形式的探測器，探測器將通過像元（體積形式的像素）記錄對應的吸收通量、入射通量以及體吸收通量。為了獲得鏡頭中對應的吸收通量數據，我們將在系統中使用體探測器物體。
當使用體探測器時，我們可以充分利用非序列模式中的嵌套規則，計算鏡頭等物體內部吸收的通量。如果兩個非序列模式物體在空間里重疊，則重疊區域中的光線行為由嵌套規則進行確定。嵌套規則規定：如果光線在空間里的同一位置上照射到一個以上的物體，NSC 編輯器中列出的最后一個物體將用于確定該位置上用于與光線相互作用的表面屬性或體屬性。
添加體探測器物體
為了獲得鏡頭吸收的通量，我們將為每個元件添加一個體探測器物體。根據嵌套規則，在 NSCE 的每個鏡頭前面插入一個略大于相應鏡頭元件的體探測器。
展開 Ansys apdl多激光模型建立
有哪位大佬懂多激光建模的，求教！！！
Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析（五）
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構形變。本篇是這個系列的最后一篇內容。（聯系我們獲取文章附件）
使用 STAR 模塊分析 STOP 效應
在您的 FEA 軟件中完成結構與熱分析后，可將數據導出為一系列簡單的文本文件，以便利用 STAR 模塊導入到 OpticStudio 中。在這篇文章中，我們將演示如何執行完整的 OpticStudio 分析，以幫助您量化和了解系統光學性能的影響。有關所需 STAR 數據格式的完整詳細信息，請參閱 OpticStudio 幫助文件 STAR 選項卡> FEA 數據組>加載 FEA 數據章節。對于 Ansys Mechanical，有 ACT 擴展可用于以正確格式自動輸出數據。
在 OpticStudio 中加載和擬合 FEA 數據
1 首先，我們打開文章下載附件中的 ‘Lens-3P_D25.4_2022.zar’ 文件，這是系列文章第一篇中介紹的原始序列模式光學系統。我們將在 STAR 模塊上應用來自 FEA 工具的結構和熱數據，并評估其對名義光學系統性能的相關影響。
2 如果要加載 FEA 數據，我們點擊 STAR…FEA數據…加載FEA數據（STAR…FEA Data…Load FEA Data），瀏覽到對應數據文件位置，選擇全部相關文件，并點擊 打開（Open）。
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