20:47
5G
AM易道 · 增材夜聊群 (6)
昨天 20:30
老杨 邀请 阿梅、老蔡、贴子 加入了群聊
20:47
老杨
老杨 · 粉床车间老板
大伙儿,刚才打印哥转给我一篇韩国浦项发的论文,说能算出我们打印件里晶粒长啥样。我看了半天没看明白,谁来给翻译翻译
老杨
挂在 Nature Communications 上的,标题 A Monte Carlo Potts model for solidification
阿梅
阿梅 · 钛合金粉销售
老杨你别拿英文论文吓我们,我连摘要都看不下去。这跟我卖粉有啥关系
小琳
小琳 · 高校做仿真
姐妹我来。
小琳
说人话就一句话。
小琳
以前算金属凝固有三种方法,最便宜的那个一直算不准。这次韩国人把它改造好了,又快又准,第一次能算到真实工件尺寸
小琳
画个图你们就懂
小琳
三种凝固模拟方法 PF 相变场 画质4K 超精细 300小时+ 才算个小熔池 CA 元胞 还行 够用 网格依赖 还得拼算法 MC Potts 画质一般 超快 这次改准了 ★ 主角 ★ 便宜 + 够准 + 能算到真实工件尺寸 这就是这篇论文做的事
小琳手画 · 三种方法对比
阿梅
PF 那个是真的慢吗?300小时不是夸张?
小琳
论文里原话写的。
小琳
用 PF 算一个尺寸是 350×350×146 微米 的小熔池,要花超过 300 小时
小琳
而且这还是忽略了成分扩散之后的时间。要是把成分也算进去,时间还要爆炸
阿梅
350微米才比头发丝粗一点点吧。这么小都要算两周
老杨
所以新论文那个便宜算法以前差在哪?
小琳
三个硬伤,论文一个一个补的。我分开讲
小琳

硬伤一 尺度对不上

它的格子大小是 几十微米

但真实晶核才 几个纳米

就像你拿乐高积木去搭一粒米,比例完全错乱,结果当然不准

小琳

硬伤二 没有真实时间

老算法只有蒙特卡洛步数,没有

你算了一万步都不知道现实里过了多久。这怎么跟实验对得上

小琳

硬伤三 潜热瞎处理

金属凝固会放热,这个热量会反过来影响周围液体的温度。

老算法要么忽略,要么硬性限制温度增量不超过 1 度。基本就是糊弄

老杨
那这次怎么修的?
小琳
三个硬伤对应三个补丁。其中最关键的是第二个
小琳
他们做出了一个不依赖温度的真实时间换算公式
小琳
这一点对增材制造特别关键
小琳
激光过去那一下,熔池中心几千度,周围可能才几百度,温差极其剧烈
小琳
如果时间换算还跟温度挂钩,模拟里就成了魔幻现实,不同位置时间流速都不一样,物理上完全说不通
老蔡
老蔡 · 铸造厂转型做增材
小琳讲得真到位。我插一嘴,从我们传统铸造转过来的角度
老蔡
铸造一炉钢,慢慢冷,凝固和长晶基本能分两步看
老蔡
增材制造完全不是这游戏。激光过去几毫秒搞定,凝固和晶粒长大同时发生,老经验完全不灵
小琳
蔡哥说到点子上了
小琳
这篇论文的杀手锏,就是把凝固 + 晶粒长大 两件事,放在一个算法里同时算
小琳
不需要拼两套代码。增材最需要的就是这个
阿梅
那它准不准,光说不练假把式
小琳
硬数据来了,我列几个
小琳

铁、铜、镍 的凝固速度 vs 过冷度曲线

跟实验数据全部吻合

小琳

纯 Cu 铸锭模拟:

柱状晶平均厚度 764 ± 105 微米

实验测的 Cu-0.18La 合金 753 微米

误差不到 2%

小琳

而且模拟域是 40 × 5 × 20 毫米

这是真实工件尺寸了。PF 在这种尺寸面前直接躺平

21:03
贴子
贴子 · 增材自媒体
我潜水好久了出来插一句。这论文里有个超亮眼的演示,对在座做粉的、做工艺的特别值钱
阿梅
怎么说怎么说,我们正在搞改性钛粉
贴子
大家都懂,增材件最大的痛是柱状晶
贴子
激光扫一遍,晶粒长成一根根竹竿状,整齐排列在打印方向
贴子
这种结构横着拉很强,竖着掰一下就脆。力学各向异性对航空件是大忌
贴子
柱状晶 vs 等轴晶 不加颗粒 长柱状晶 竖向受力易脆断 加IMC颗粒 作形核种子 加颗粒后 细等轴晶 各向同性 论文用 AA2024 铝合金 + Zr基金属玻璃粉验证 模拟与实验照片几乎完全一致
柱状晶变等轴晶的原理
贴子
行业里通用的解法是:在粉末里掺金属间化合物颗粒当形核种子,让晶粒变细变均匀
贴子
论文里直接演示了 AA2024 铝合金,掺 Zr 基金属玻璃粉
贴子

0% 颗粒 → 长柱状晶

3.7% Al₃Zr 颗粒 → 部分等轴

8.8% Al₃Zr 颗粒 → 完全等轴

贴子
模拟结果跟实验照片几乎一模一样
阿梅
天哪。我们以前调这个比例全靠瞎试
阿梅
钛粉一公斤上千块,烧三炉就上万了。要是电脑里能先跑一遍,我们卖粉的故事就能讲得更圆了
老杨
我也是。激光功率、扫描速度、层厚、间距,每个参数变一点都可能翻盘
老杨
我们厂调一个新合金,光参数试错就要两个月,烧的钱够买一台二手设备了
21:18
建工
建工 · 航空件认证工程师
我也凑一句。对认证圈这事儿同样是大事
建工
航空航天对增材件的认证现在是死结。每个工艺参数一变,就要重新认证一遍,烧钱烧到老板想砸键盘
建工
如果仿真能预测微观组织,等于多了一道数字筛选,肯定不行的方案先排除掉。这事儿值钱
老蔡
建工说得对。我再补一个
老蔡
大家别只盯着增材。传统铸造、连铸、焊接都是凝固问题,市场比增材大几十倍。这套算法对它们一样管用
老蔡
论文里那个 40 毫米的 Cu 铸锭,本身就是传统铸造场景
小琳
蔡哥眼光毒。这是这篇论文的隐藏价值。大家被增材吸引了,但它的市场半径远不止增材
贴子
既然聊到这里,我顺手列几个商机方向,最近圈里都在传
贴子

方向1 工艺仿真云服务

把算法做成 SaaS,按次或按月收费。打印厂传一组工艺参数上去,云端跑出微观组织报告

贴子

方向2 粉末配方设计

给粉末厂做加什么颗粒、加多少的优化方案。客户像阿梅这种

贴子

方向3 数字孪生数据工厂

这模型快,可以批量生成几十万组微观组织数据,喂给 AI 做端到端预测

贴子

方向4 认证加速

建工说的这块,仿真先把可行域圈出来,省下大量盲试

建工
第四个我们已经在内部立项研究了,行业大趋势
老杨
这听起来太牛了,肯定有坑吧
小琳
老板您是明白人。坑必须说清楚
小琳

坑1 没考虑长程扩散

液相里的成分扩散和微观偏析没纳入。跟成分偏析强相关的合金,细节还原不出来

小琳

坑2 不能预测织构

固液界面能各向异性没精确建模。想精确预测打印件力学各向异性还差点意思

小琳

坑3 没考虑对流

熔池里的液体流动没纳入。所以熔池中心那些细晶纹路它复现不出来

小琳
作者自己在 Discussion 里全部坦白了,这点挺学术诚信的
老蔡
把老算法精修一下、贴近工业的做法,比追新概念实在多了
老蔡
而且代码开源在 Zenodo了,谁都能下能复现,这点要给个赞
阿梅
小琳明天有空吗,我们老板想约你聊聊配方仿真,给顾问费
小琳
梅姐你直说,欢迎随时
建工
小琳我也加个,我们院里有项目正好对口
贴子
看见没,话题对了立马撮合一堆事
贴子
今晚的对话整理一下,明早 AM易道 推送
老杨
阿梅
蹲蹲蹲,已设星标
22:03
😊
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