研究目的
展示针对大规模激光丝材定向能量沉积的闭环熔池尺寸控制技术，通过针对特定位置调整控制器设定点，实现额外工具路径几何结构的打印。
研究成果
该研究成功展示了通过闭环、定点控制熔池尺寸来打印额外路径几何结构。这项技术为三维打印几何结构提供了一种根本性的独特方法，对局部性能控制和缺陷缓解具有重要意义。未来工作将聚焦于工艺规划与自动化，以及局部性能控制方面。
研究不足
额外刀具路径几何体的压花分辨率取决于熔池尺寸响应时间和打印速度。该技术处理奇点等不规则情况的能力必须内置于切片机的功能中。
超越工具路径：基于激光送丝的定向能量沉积中，通过特定位置的熔池尺寸控制实现超工具路径几何结构的打印
DOI：10.3390/app9204355
期刊：Applied Sciences
出版年份：2019
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
金属增材制造（AM）中已采用多种技术进行熔池尺寸管理，包括建模和前馈控制方法。少数研究展示了闭环控制的应用。本研究针对基于激光送丝的大规模定向能量沉积工艺，提出一种创新改进方案来实现熔池尺寸的闭环控制——通过在触发点对控制器设定值进行定点调整，这些触发点由次级几何图形向主三维（3D）打印组件几何体的投影生成。本研究表明，该技术能够打印出超出打印头实际路径的特定几何结构（称为"超路径几何体"），这与金属增材制造中其他生成组件特征的方法存在本质区别。实验验证环节展示了在Ti-6Al-4V材质的常规双道壁结构上压印复杂橡树叶几何图案的原理验证案例。研究主要从控制角度介绍了该工艺特性，报告了控制系统性能、熔池尺寸响应及最终成形几何体的相关数据，并探讨了该技术除实现焊道几何局部控制外，在缺陷抑制和组件性能功能梯度调控等方面的潜在应用价值。
作者：
Brian T. Gibson，Bradley S. Richardson，Tayler W. Sundermann，Lonnie J. Love
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