近日，南京理工大学与中科煜宸在国际权威期刊《Virtual and Physical Prototyping》联合发表增材制造最新研究成果，论文题目为“Origin of deposition errors and layer-wise control strategies during laser additive manufacturing”。

激光定向能量沉积是一种典型增材制造制造技术，具有沉积效率高、力学性能强和制造柔性好的特点，对于航空航天、能源军工等行业具有重要意义。其通过激光加热基材表面产生熔池，并使金属粉末等原料在熔池中经历“加热-熔化-凝固-冷却”过程沉积得到致密构件。

*图1. 激光增材制造闭环结构的沉积误差

然而，激光定向能量沉积技术在成形精度控制方面还存在诸多不足，特别是在新结构、新工艺研发阶段存在精度超差甚至是报废的风险。因此，探明熔池剧烈流动与复杂热循环对构件成形误差的影响机制，并建立沉积态误差控制方法至关重要。

*图2. 宏观构件沉积误差的逐层解耦分析

该研究揭示了激光增材制造过程中熔池内部作用力对沉积偏差的影响机制，在介观尺度探明了蒸汽反冲压力、表面张力、热毛细力在不同传热条件下对熔池形态的具体作用，继而阐明了封闭路径结构在扫描路径处产生偏差的根本原因。

图3. 熔池内部的速度、温度与作用力分布

此外，研究还依托高置信度机理模型的解耦分析，揭示了沉积过程中偏差的传递和积累规律，首次预测并应用了熔池重熔对于既有偏差的“削峰填谷”自调节机制。基于自调节机制的多起点打印策略通过最优偏置角度，有效控制了既有偏差并通过抑制误差积累实现了精确打印。该成果将为推动智能化增材制造过程在线监测与自动控制、提高增材制造的构件质量提供重要基础。

南京理工大学韦辉亮教授表示，在课题研究过程中使用的中科煜宸激光送粉设备LDM-8060型金属打印机为科研探索提供了保障。“平台集成的大容积成形舱配备有气体循环净化系统，密封性好，可满足不同尺度钛合金样件的打印需求。”

韦教授还说到，“该平台采用精密CNC数控系统，模块化和开放程度高，能够根据需求增加环境监测设备、红外设备、CCD相机等多种传感器，为增材制造科研探索提供了强有力的支持。”

截止目前，中科煜宸已与数家研究所、高校合作进行课题研究，为科研教育领域提供更先进的产品和技术支持。未来，中科煜宸将继续携手更多的高校和科研院所，共同推动增材制造技术的发展与应用。