增材专栏 | 怎样正面刚过金属？金属增材工艺仿真方法和原理

基于增材思维的先进设计流程是创新设计技术和人的智慧的结合，在该设计流程中，正向设计是核心思想，仿真优化是核心技术。寇晓东博士在上一期微课中对增材思维的理念进行了探讨，并对基于增材思维的先进设计流程及其核心技术和应用方法进行讲解，包括创成式设计、拓扑优化、模型重构、点阵设计与仿真、参数优化等，并结合实际应用案例展示其应用与价值。

本期微课为上一讲的延续，增材制造工艺仿真技术也是基于增材制造思维的先进设计的重要组成部分。寇晓东博士对增材工艺仿真的原理和技术进行了阐述，并结合安世亚太增材工艺仿真解决方案进行讲解，包括面向产品设计工程师的宏观控形仿真、面向工艺工程师的宏观控形仿真以及面向工艺专家的微观控性仿真，并结合实际应用案例对增材工艺仿真应用的方法和价值进行展示。

来源：安世亚太

控形与控性是金属增材制造中两个重要指标。打印过程中，必须关注宏观控形，包括翘曲变形、部件开裂、刮板碰撞或支撑开裂等问题；微观控性中，需要关注孔隙率、熔池尺寸、微观组织结构，这与零件力学性能和特性密切相关。

然而金属增材制造的过程非常复杂，成功与否受到材料、设备、工艺参数、后处理等诸多因素的影响，要达成一个实际金属件的成功打印，传统的基于经验的试错方法低效而昂贵，而采用先进的工艺仿真技术，在实际打印前，通过仿真实现虚拟打印，从宏观、细观两个角度进行实现控形、控性分析，预测部件最终的残余应力和变形, 预测熔池特性、微观组织、内部缺陷，帮助优化工艺参数，从而减少试错，降低成本，提升效率和品质。

但增材工艺仿真是非常复杂的，涉及到计算规模大、宏微观多尺度、过程机理复杂、不确定性因素多等难点，因此，有效的增材工艺仿真解决方案涉及到诸多有别于传统仿真的关键技术。