Discrete element method model calibration and validation for the spreading step of the powder bed fusion process to predict the quality of the layer surface (Open Access)
Marco Lupo, Sina Zinatlou Ajabshir, Daniele Sofia, Diego Barletta, Massimo Poletto*
Keywords: Additive manufacturing; Powder bed fusion; Laser sintering; Powder spreading; Discrete element method; Wavelet transform
DOI: 10.1016/j.partic.2024.08.010
粉末床熔融（PBF）技术通过交替铺粉和选择性熔化制造3D物体，其应用日益广泛。作为一种先进的增材制造技术，其产品性能受到粉末层质量的显著影响，而粉末的铺展过程是确保最终产品性能的关键环节。研究表明，颗粒之间的相互作用，尤其是粘附力和摩擦力，对铺层均匀性和密实度起着至关重要的作用。
本文采用离散元（DEM）模型，整合颗粒间的粘附力，以模拟粉末的铺展过程，旨在通过精确校准和模型验证，提升对粉末层质量的预测能力。作者在弹性接触模型中，通过将拉拔力与低压实条件下的剪切试验结果进行比对，估算表面能，以描述颗粒间的相互作用；根据铺料工具形成层的堆积密度，调整颗粒的滚动摩擦系数；并将模拟得到的粉末层小波功率谱与实验层在切向光照射下得到的谱进行比较，以完成模型验证。研究结果表明，与之前采用的基于测量堆积角和无约束屈服强度的方法相比，本文提出的模型校准方法能够更加可靠地预测粉末床熔融过程中的铺粉质量。
本文已OA，相关研究成果发表于PARTICUOLOGY（Volume 94），欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
供稿：原文作者
编辑：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Lupo, M., Zinatlou Ajabshir, S., Sofia, D., Barletta, D., & Poletto, M. (2024). Discrete element method model calibration and validation for the spreading step of the powder bed fusion process to predict the quality of the layer surface. Particuology, 94, 261-273. https://doi.org/10.1016/j.partic.2024.08.010