日本研究人员开发了一种激光定向能量沉积 (LDED) 技术的数学模型，该技术可自动生成金属粉末沉积区域，从而消除了优化生产所需的猜测。他们的研究结果发表在 热喷涂技术杂志上，有望通过 LDED 修复技术使 3D 金属层状金属制造更加有效，并通过有效的资源管理来提高其可持续性。
在 LDED 中，金属粉末沉积在激光束的焦点处，然后熔化并堆叠。
“将热辐射-热传导模型和粘塑性-热塑性本构模型应用于构成沉积区域的堆叠元素，因此可以模拟金属粉末沉积层从熔化到凝固的各种状态变化。通过将这些模型纳入有限元分析程序，我们开发了一种以前从未使用过的新加工分析系统，”东京理科大学 (TUS) 工程学院机械工程系的 Masayuki Arai 博士指出，日本。团队对修复过程进行数值模拟，提前预测成型工艺条件、温度分布、变形状态、残余应力分布等，并通过实验验证。
这种新颖的 3D 加工数值分析系统是基于待修复区域金属融合的现有加工技术的数字孪生体。数值分析方法在未来可以应用于各种工业应用，例如修复燃气轮机转子叶片尖端变薄。
“使用我们的技术，可以在现场完全恢复金属结构的表面形状，并且可以显着减少修复所需的金属粉末的处理量。然而，该技术在工业中广泛应用所需的最佳成形条件必须通过反复试验过程来确定，”一直积极参与损伤力学和修复技术研究的新井解释道。
综上所述，数控加工分析系统的自动化和预先预测工艺条件的特点使 LDED 修复技术的 3D 金属层状金属制造更加有效，并通过有效的资源管理来提高其可持续性。
除Arai教授外，研究人员还包括同样来自TUS的Toshikazu Muramatsu和来自日本诹访理科大学机械与电气工程系的Kiyohiro Ito博士，与TOCALO公司的热喷涂技术开发实验室合作。
