激光沉積增材制造（LDM）過程中的幾何缺陷嚴重影響制件成形精度和可重復性，制約了該技術在關鍵領域的應用。國內外學者對常見幾何缺陷的形成機制、激光沉積制造過程監(jiān)測及缺陷調控進行了深入研究，常見幾何缺陷可分為表面不平整、熔化塌陷、翹曲變形、分層開裂四類。

LDM中的幾何缺陷研究路線圖研究難點或瓶頸

目前，幾何缺陷的形成機制研究包括熔池失穩(wěn)、復雜的熱歷史、殘余應力、材料/能量波動等，可分為系統(tǒng)性因素和隨機性因素。幾何缺陷的緩解及補償大多為工藝參數(shù)調控、預熱緩冷、基于仿真或形貌監(jiān)測的預變形及補償，結合形成機制—過程監(jiān)測—缺陷調控的閉環(huán)控制系統(tǒng)仍未形成完整體系。

LDM中的典型幾何缺陷

LDM中的幾何缺陷形成因素

未來展望

由于諸多隨機因素和工藝參數(shù)之間復雜的相互作用，工藝參數(shù)對幾何缺陷的影響尚未完全量化，需要進行進一步的研究并制定新的過程監(jiān)測和緩解戰(zhàn)略。

首先，進一步擴大全尺寸制件的過程監(jiān)測和變形預測，適應LDM技術向大尺寸構件轉變的發(fā)展趨勢。

第二，采用多傳感器和多信號數(shù)據(jù)融合技術，建立多維特征數(shù)據(jù)庫來預測幾何缺陷并形成主動反饋控制，有效提高成形精度和加工效率。

第三，過程監(jiān)測與人工智能和數(shù)值模擬相結合，通過機器學習等人工智能技術準確地區(qū)分幾何缺陷相關的信號信息并建立相關數(shù)據(jù)庫，采用多物理場和多尺度數(shù)值模擬技術預測成形質量和潛在風險。

論文原文鏈接:

doi.org/10.1016/j.cjmeam.2022.100052

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772665722000368?

論文引用：

Lanyun Qin, Kun Wang, Xiaodan Li, Siyu Zhou, Guang Yang. Review of the Formation Mechanisms and Control Methods of Geometrical Defects in Laser Deposition Manufacturing. Chinese Journal of Mechanical Engineering: Additive Manufacturing Frontiers, 2022, 1(4).

沈航楊光教授團隊丨基于激光-粉末-熔池相互作用的選區(qū)激光熔化內部缺陷形成機理綜述

團隊帶頭人介紹

楊光，工學博士，教授，博導。沈陽航空航天大學機電工程學院副院長；遼寧省高性能金屬增材制造工程研究中心主任；沈陽增材制造工程技術研究中心主任。多年來投身航空航天類高性能金屬增材技術研究，已獲授權發(fā)明專利16項、發(fā)表論文80余篇。研究成果已在某3代重型戰(zhàn)機、4代隱身戰(zhàn)機、航空發(fā)動機等重點型號承力結構件制造、運維方面規(guī)?；瘧?，解決批產(chǎn)和科研瓶頸難題，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

團隊研究方向

（1）增材制造工藝與裝備；

（2）增材制造/修復、性能考核、評價和應用；

（3）增材制造缺陷形成機制及防控。

近年團隊發(fā)表文章

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