基于工艺特性和经验建模的金属激光直接沉积能量效率评估

摘要： 金属激光直接沉积（MLDD）是增材制造（AM）中的典型工艺，其通过激光逐层熔化金属粉末来构建复杂且完全致密的金属部件。然而，该工艺具有能耗高、能效低的特点。本文基于热力学物理能量转换的本质，建立了表征MLDD工艺参数与能效关系的经验模型。此外，通过添加碳化钨（WC）粉末实现了沉积层横截面轮廓的识别方法，大幅提高了测量可靠性。采用田口实验与回归辨识方法，模型相对误差小于10%。结果表明：激光功率对MLDD工艺能效具有显著影响，在最优工艺参数条件下，单道多层堆叠（SMS）工艺和多道单层搭接（MSL）工艺的能效分别提升了5.7%和50.3%。所提模型可有效用于能效评估，并为提升MLDD工艺的可持续性提供了潜在可能。