聚酰胺12选择性激光烧结过程的3D多物理场有限元仿真：激光参数对熔池形成及烧结质量的影响

《Macromolecular Theory and Simulations》：3D Multi-Physics Finite Element Simulation of the Selective Laser Sintering Process for Polyamide 12: Effects of Laser Parameters on Melt Pool Formations and Sintering Quality

选择性激光烧结（SLS）工艺中，开发3D多物理场有限元模型模拟聚酰胺12粉末烧结过程，分析激光能量密度和扫描速度对熔池形成、温度分布及烧结质量的影响，发现能量不足或扫描过快导致孔隙率增加，过度能量输入引发材料退化。

　　

摘要

选择性激光烧结（SLS）是一种增材制造技术，能够快速且经济高效地生产出具有高强度和高尺寸精度的复杂聚合物零件。然而，要实现这些优异性能，取决于激光加工参数，这些参数显著影响熔体的行为、熔池特性以及零件的整体质量。由于经验方法既耗时又成本高昂，基于有限元方法（FEM）的仿真已成为一个热门的研究领域。然而，现有的仿真模型往往过于简化，无法全面理解SLS的多物理场特性。为解决这一问题，开发了一个综合的3D多物理场有限元模型来模拟聚酰胺12粉末的SLS加工过程。该模型考虑了多种相互作用的物理现象，如热传递、流体流动动力学、熔化-固化动力学和相变，从而真实地再现了SLS过程中的热态和流体行为。仿真系统地研究了激光加工参数对熔池形成、温度分布和整体烧结质量的影响。结果表明，体积能量密度（VED）不足或扫描速度过高会导致熔化不完全和产生孔隙；而能量输入过多则会导致过热和材料降解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。