近日，南京理工大學與中科煜宸在國際權威期刊《Virtual and Physical Prototyping》聯合發表增材制造最新研究成果，論文題目為“Origin of deposition errors and layer-wise control strategies during laser additive manufacturing”。
激光定向能量沉積是一種典型增材制造制造技術，具有沉積效率高、力學性能強和制造柔性好的特點，對于航空航天、能源軍工等行業具有重要意義。其通過激光加熱基材表面產生熔池，并使金屬粉末等原料在熔池中經歷“加熱-熔化-凝固-冷卻”過程沉積得到致密構件。
*圖1. 激光增材制造閉環結構的沉積誤差
然而，激光定向能量沉積技術在成形精度控制方面還存在諸多不足，特別是在新結構、新工藝研發階段存在精度超差甚至是報廢的風險。因此，探明熔池劇烈流動與復雜熱循環對構件成形誤差的影響機制，并建立沉積態誤差控制方法至關重要。
*圖2. 宏觀構件沉積誤差的逐層解耦分析
該研究揭示了激光增材制造過程中熔池內部作用力對沉積偏差的影響機制，在介觀尺度探明了蒸汽反沖壓力、表面張力、熱毛細力在不同傳熱條件下對熔池形態的具體作用，繼而闡明了封閉路徑結構在掃描路徑處產生偏差的根本原因。
圖3. 熔池內部的速度、溫度與作用力分布
此外，研究還依托高置信度機理模型的解耦分析，揭示了沉積過程中偏差的傳遞和積累規律，首次預測并應用了熔池重熔對于既有偏差的“削峰填谷”自調節機制。基于自調節機制的多起點打印策略通過最優偏置角度，有效控制了既有偏差并通過抑制誤差積累實現了精確打印。該成果將為推動智能化增材制造過程在線監測與自動控制、提高增材制造的構件質量提供重要基礎。
南京理工大學韋輝亮教授表示，在課題研究過程中使用的中科煜宸激光送粉設備LDM-8060型金屬打印機為科研探索提供了保障。“平臺集成的大容積成形艙配備有氣體循環凈化系統，密封性好，可滿足不同尺度鈦合金樣件的打印需求。”
韋教授還說到，“該平臺采用精密CNC數控系統，模塊化和開放程度高，能夠根據需求增加環境監測設備、紅外設備、CCD相機等多種傳感器，為增材制造科研探索提供了強有力的支持。”
截止目前，中科煜宸已與數家研究所、高校合作進行課題研究，為科研教育領域提供更先進的產品和技術支持。未來，中科煜宸將繼續攜手更多的高校和科研院所，共同推動增材制造技術的發展與應用。
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