激光沉积增材制造（LDM）过程中的几何缺陷严重影响制件成形精度和可重复性，制约了该技术在关键领域的应用。国内外学者对常见几何缺陷的形成机制、激光沉积制造过程监测及缺陷调控进行了深入研究，常见几何缺陷可分为表面不平整、熔化塌陷、翘曲变形、分层开裂四类。

LDM中的几何缺陷研究路线图研究难点或瓶颈

目前，几何缺陷的形成机制研究包括熔池失稳、复杂的热历史、残余应力、材料/能量波动等，可分为系统性因素和随机性因素。几何缺陷的缓解及补偿大多为工艺参数调控、预热缓冷、基于仿真或形貌监测的预变形及补偿，结合形成机制—过程监测—缺陷调控的闭环控制系统仍未形成完整体系。

LDM中的典型几何缺陷

LDM中的几何缺陷形成因素

未来展望

由于诸多随机因素和工艺参数之间复杂的相互作用，工艺参数对几何缺陷的影响尚未完全量化，需要进行进一步的研究并制定新的过程监测和缓解战略。

首先，进一步扩大全尺寸制件的过程监测和变形预测，适应LDM技术向大尺寸构件转变的发展趋势。

第二，采用多传感器和多信号数据融合技术，建立多维特征数据库来预测几何缺陷并形成主动反馈控制，有效提高成形精度和加工效率。

第三，过程监测与人工智能和数值模拟相结合，通过机器学习等人工智能技术准确地区分几何缺陷相关的信号信息并建立相关数据库，采用多物理场和多尺度数值模拟技术预测成形质量和潜在风险。

论文原文链接:

doi.org/10.1016/j.cjmeam.2022.100052

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772665722000368

论文引用：

Lanyun Qin, Kun Wang, Xiaodan Li, Siyu Zhou, Guang Yang. Review of the Formation Mechanisms and Control Methods of Geometrical Defects in Laser Deposition Manufacturing. Chinese Journal of Mechanical Engineering: Additive Manufacturing Frontiers, 2022, 1(4).

沈航杨光教授团队丨基于激光-粉末-熔池相互作用的选区激光熔化内部缺陷形成机理综述

团队带头人介绍

杨光，工学博士，教授，博导。沈阳航空航天大学机电工程学院副院长；辽宁省高性能金属增材制造工程研究中心主任；沈阳增材制造工程技术研究中心主任。多年来投身航空航天类高性能金属增材技术研究，已获授权发明专利16项、发表论文80余篇。研究成果已在某3代重型战机、4代隐身战机、航空发动机等重点型号承力结构件制造、运维方面规模化应用，解决批产和科研瓶颈难题，取得了显著的经济和社会效益。

团队研究方向

（1）增材制造工艺与装备；

（2）增材制造/修复、性能考核、评价和应用；

（3）增材制造缺陷形成机制及防控。

近年团队发表文章

[1] Yang G, Deng F, Zhou S, et al. Microstructure and mechanical properties of a novel Cu-reinforced maraging steel for wire arc additive manufacturing[J]. Materials Science and Engineering: A, 2021, 825: 141894.

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[3] Qin Lanyun,Zhao Dongxu,Wang Wei,Yang Guang. Geometric defects identification and deviation compensation in laser deposition manufacturing[J]. Optics and Laser Technology,2022,155.

[4] Zhou Siyu, Wu Ke, Yang Guang, Wu Bin, Qin Lanyun, Wu Hao, Yang Chaoyue. Microstructure and mechanical properties of wire arc additively manufactured 205A high strength aluminum alloy: The comparison of as-deposited and T6 heat-treated samples[J]. Materials Characterization, 2022, 189: 111990.

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[7] Wu Bin,Huang Jianxin,Yang Guang,Ren Yuhang,Zhou Siyu,An Da. Effects of ultrasonic shot peening on fatigue behavior of TA15 titanium alloy fabricated by laser melting deposition[J]. Surface & Coatings Technology,2022,446.