ansys 選區激光熔化的案例
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 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
搭接率、掃描速度、溫度場
選區激光熔化成形技術（SelectiveLaser Melting，簡稱SLM）是近十幾年才發展起來的新型快速成形（RapidPrototyping）技術。該技術能直接制造形狀復雜、機械性能良好、高精度、致密度近100%的金屬零件，無需或僅需簡單后處理（如噴砂、拋光等）即可直接投入實際使用。
SLM成形過程中溫度場的數值模擬
計算模型的尺寸為2.4×1.2×2.62mm3，成形區的尺寸為1.8×0.6×0.12mm3，共六層，層厚為0.02mm，其掃描方式為隔層交替掃描，相位角為 90°，如圖1 所示。SLM技術是一種預鋪粉的快速成形技術，必須考慮到粉末對已成形區的導熱作用和自身被預熱過程。在本模型中成形層周圍的粉末寬度取為0.3mm，由于粉末的熱導率很低，這個寬度已經能較好反映粉床對成形區溫度的影響。為了更準確的分析激光加工過程中熱擴散行為，模型基底的尺寸相對比較大為2.4×1.2×2.62mm3。成形層與粉床的單元尺寸為0.05×0.05×0.02mm3，遠離成形層的網格的劃分相對粗糙些，這即保證了足夠的計算精度，同時也避免了計算時間過長。
展開 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 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 
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
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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
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