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可模拟端到端激光粉末床融合过程
激光功率和速度、扫描路径、孵化间距、粉末尺寸分布和粉末床填充等工艺参数会影响 AM 构建过程和构建部件的机械性能。通过 CFD 建模，研究人员可以了解这些工艺参数对熔池动力学、孔隙形成、凝固和微观结构演变等基本物理现象的影响。这种数值模型提供了对熔池中流体对流、小孔形成、温度梯度和凝固速率的深入了解。然后，这些见解可以推动合金工艺窗口的开发，充分利用增材制造的优势。
基于激光的工艺：LPBF
通过 CFD 模拟可以更好地理解和优化 LPBF 过程的许多方面。
粒子散布
LPBF 工艺的第 一步是沉积具有规定层高和所需粉末床密度的某种材料的粉末床。FLOW-3D DEM使研究人员能够了解粉末扩散和压实，因为它与粉末尺寸分布、材料特性、凝聚力效应以及几何效应（如辊子或叶片运动和相互作用）有关。这些模拟可以准确理解工艺参数如何影响粉末床特性，例如填充密度，这将直接影响后续打印过程中的熔池动力学。
融化
在FLOW-3D DEM模拟中生成粉末床后，将其提取为 STL 文件。下一步是使用 CFD 模拟激光熔化过程。在这里，我们模拟了激光束和粉末床的相互作用。为了准确捕捉这一过程，物理包括粘性流动、熔池内的激光反射（通过射线追踪）、热传递、凝固、相变和汽化、反冲压力、保护气体压力和表面张力。所有这些物理都建立在TruVOF方法之上，以准确模拟这一复杂过程。
一旦熔池轨道凝固，FLOW-3D DEM可用于模拟新粉末层在先前凝固层上的扩散。类似地，然后可以对新的粉末层进行激光熔化，以分析后续层之间的熔合情况。
当用 LPBF 沉积和熔化后续层时，温度梯度、冷却速率和凝固将对层之间的熔合、微观结构和最终零件质量产生重大影响。FLOW-3D AM使研究人员能够在粉末物理和激光-材料相互作用的熔池规模上运行高保真模拟，以了解由此产生的熔合、热分布和沉积附加层的固化。此外，研究人员可以查看扫描策略对后续层的影响，以优化激光参数，从而在不影响零件质量的情况下提高产量。
锁孔过程中如何形成孔隙？这是来自 TU Denmark 的研究人员使用FLOW-3D AM回答的问题。当基材在激光束的作用下熔化时，由于汽化和相变产生的反冲压力会压低熔池。由于反冲压力导致的向下流动和由于激光反射导致的额外激光能量吸收的共存导致失控效应，将熔池转变为小孔。最终，由于沿锁孔壁的温度变化，表面张力导致壁夹断并导致空隙，这些空隙可能被前进的凝固前沿捕获，从而产生孔隙。FLOW-3D AM拥有所有必要的物理模型来模拟激光粉末床融合过程中的小孔和孔隙形成。
扫描策略
由于其对温度梯度和冷却速率的影响，扫描策略对微观结构有直接影响。研究人员正在使用FLOW-3D AM探索最 佳扫描策略，以了解轨道之间发生的可能影响缺陷形成和凝固金属微观结构的重熔。FLOW-3D AM在为一个或多个激光器实现与时间相关的方向速度方面提供了充分的灵活性。
当用 LPBF 沉积和熔化后续层时，温度梯度、冷却速率和凝固将对层之间的熔合、微观结构和最终零件质量产生重大影响。FLOW-3D AM使研究人员能够在粉末物理和激光-材料相互作用的熔池规模上运行高保真模拟，以了解由此产生的熔合、热分布和沉积附加层的固化。此外，研究人员可以查看扫描策略对后续层的影响，以优化激光参数，从而在不影响零件质量的情况下提高产量。
