Multiphysik-Modelle sind notwendig, um additive Fertigungsverfahren (AM) für Metalle, wie z. B. das Pulverbettschmelzen (PBF) und die gerichtete Energieabscheidung (DED), zu simulieren, zu untersuchen und zu optimieren. Bevor diese Modelle zur Entwicklung von Fertigungsprozessen oder zur Qualifizierung von Teilen für Anwendungen in der Medizin und der Luft- und Raumfahrt verwendet werden können, müssen sie zunächst validiert werden. Tatsächlich hat die ANSI Additive Manufacturing Standardization Collaborative (AMSC) die Verifizierung und Validierung von AM-Modellen in der Normungs-Roadmap für die additive Fertigung (2017) ausdrücklich als eine wichtige Lücke (Gap D9) bezeichnet. Leider sind für viele, die über die Fähigkeit und das Fachwissen zur Modellierung von Metall-AM-Prozessen verfügen, die Kosten für empirische Studien zur Validierung ihrer Modelle unerschwinglich. Hersteller, die über die Mittel zur Durchführung umfangreicher empirischer Studien verfügen, behalten ihre Ergebnisse für sich. Zwar stehen den Modellierern veröffentlichte Forschungsergebnisse zur Verfügung, um ihre Bemühungen zu validieren, doch sind die verfügbaren Daten aufgrund des Umfangs der Studie oder messtechnischer Herausforderungen oft begrenzt. Zu diesen Herausforderungen gehören die negativen Auswirkungen der Dynamik des Schmelzesees und der Fahnenbildung auf die optische Messung der Form oder Temperatur des Schmelzesees, der variable Emissionsgrad, der für die Berechnung der tatsächlichen Temperatur und Abkühlungsraten der sich schnell entwickelnden Oberfläche erforderlich ist, und die Unmöglichkeit, die interne Temperatur, Spannung oder Phasenentwicklung während des Prozesses zu messen. Aufgrund dieser Herausforderungen hat das AMSC das NIST als eine wichtige Organisation identifiziert, die der AM-Industrie bei der Validierung von Modellen helfen kann.
Quelle: Metrology for Multi-Physics AM Model Validation