【技術電子報】應用數值模擬與迴歸分析於堆層軌道幾何預測

• 適用於以功能性材料製造複雜幾何造型的產品

• 事前混合不同的粉末可以製造特定合金

• 零件尺寸精度高

• 模擬能夠協助粉末噴出速率最佳化以及雷射參數最佳化

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論文驗證

應用數值模擬與迴歸分析於堆層軌道幾何預測

Simulation and regression analysis for predicting cladding track geometry

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.

本案例由西北大學 (Northeastern University) 與國立新加坡大學(National University of Singapore) 共同研究完成

研究目標在於了解製程參數對於堆層軌道幾何的影響。

在此研究中，製程參數包含了

1. Laser Power (雷射功率)

2. Powder feed rate (粉末進給率)

3. Scan speed (掃描速度)

本研究採用變異數分析( Analysis of variance, ANOVA) 進行評估，資料包含了

• 實驗

• 數值模擬

• 高斯過程迴歸模型(Gauss process regression (GPR) model)

研究中採用了24組實驗數據以驗證數值模擬與 GPR 模型

數據比對後得到下列結果

Track width error < 10 % (軌道寬度誤差 < 10%)

Track height error < 12.5% (軌道高度誤差 < 12.5%)

GPR prediction error < 5.13% compared with simulation (GPR預測模型與數值分析比對，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”

該粉末模型可快速預測在不同參數條件, 單一軌道的高保真度自由表面。