选择性激光熔化中的激光束物质相互作用分析

许多制造过程已经受益于选择性激光熔化。将这种技术与高熔点材料相结合的可能性很清楚，但有挑战需要考虑。例如，这些材料具有更窄的处理窗口。为了更好地了解他们在选择性激光熔化中的行为，一项研究组建立了一种模型，用于分析激光束物质相互作用的热和流体动力学。它们的结果在扩展使用这种技术以处理耐火金属时产生进一步的势头。

结合选择性激光熔化和耐火金属的力量

几年前，我们谈到了博客选择性激光烧结风暴正在服用3D印刷世界。从那时起，这种快速的原型技术的普及在整个行业中都在继续增长。可以说是相同的密切相关的技术，选择性激光熔化，其使用激光束来熔化粉末材料以产生3D部分。

一种描述选择性激光熔化过程的示意图。通过物质Zeeza - 自己的工作。许可cc by-sa 3.0， 通过Wikimedia Commons.。

铜，铝和不锈钢：这些只是一些已经用于SLM的金属。近年来，研究人员已经尝试了将高熔点添加到混合物中。钼，如下所示，是一个例子。

钼是一种高熔点材料，具有SLM的潜在用途。通过炼金术委员会的图像 - 自己的工作。许可免费艺术许可证1.3， 通过Wikimedia Commons.。

有了这些新材料，这是一个新的挑战：难熔金属的加工窗口显着较窄。这意味着需要进一步的分析来了解在SLM期间如何表现高熔化材料。为了解决这一多发性问题，奥地利的Plansee SE的研究人员转向Comsol®软件。188金宝搏优惠

利用多麦体验仿真在SLM中模拟激光束物质交互

对于分析，研究人员创建了一种COMSOL多体模型，以分析SLM中的激光束物质相互作用。188金宝搏优惠模型几何形状由简单的立方金属粉末层组成，搁置在暴露于a的大底板顶部高斯激光束。注意，该模型在激光移动的方向上利用对称性。

网状模型几何形状。通过K.-h.的图像Leitz，P. Singer，A.Plankensteiner，B. Tabernig，H. Kestler和L.S.sigl并取自他们188金宝搏优惠COMSOL会议2016慕尼黑纸。

为了准确模拟激光束物质交互，有几个因素来解释：

• 激光辐射吸收
• 导电和对流传热
• 相变（熔化和凝固以及蒸发和凝结）
• 表面张力效果

通过传热模块和CFD模块耦合热和流体动力学使研究人员能够研究这些因素。对于这种特定情况，忽略了吸收，阴影效应和各种反射的角度依赖性。

在分析中，金属粉末由两种不同的材料表示：不锈钢和钼。研究人员对每个材料的SLM过程的多个阶段进行了比较了体积积累。

从下面的数字来看，我们可以看到钢铁和钼的过程动态之间的明显差异。在钢的情况下，通过蒸发存在长熔池和显着的影响。在钼的情况下，熔池局限于焦点区域的大小，温度远低于导致蒸发的尺寸。该差异可以追溯到每种材料的相变温度和导热率。由于其高导热性，钼在SLM中经历了更大的热量损失，然后限制熔池池大小。这些热量损失与钼的高蒸发温度相结合，防止发生蒸发。

在钢（左）和钼（右）选择性激光熔化过程中的体积堆积。通过K.-h的图像Leitz，P. Singer，A.Plankensteiner，B. Tabernig，H. Kestler和L.S.Sigl和他们的Comsol会议2016年慕尼黑纸。188金宝搏优惠

上述结果提供了更好地理解SLM的动态以及对所用材料特定的过程的特性。由于模型的核心描述了激光束物质相互作用，因此可以使用它来研究涉及激光器的其他制造过程。

了解有关建模激光物质交互的更多信息

• 阅读完整的COMSOL会议论188金宝搏优惠文：“选择性激光熔化中激光束物质相互作用的热流体造型“
• 了解研究人员如何使用模拟减少激光诱导的内部光学损伤
• 有关更详细的指南，请查看此博客帖子如何在COMSOL Multiphysics中模拟激光材料相互作用188金宝搏优惠