Accurate Inverse Process Optimization Framework in Laser Directed Energy Deposition
Notice bibliographique
Résumé
In additive manufacturing (AM), particularly for laser-based metal AM, process optimization is crucial to the quality of products and the efficiency of production. The identification of optimal process parameters out of a vast parameter space, however, is a daunting task. Despite advances in simulations, the process optimization for specific materials and geometries is developed through a time-consuming trial-and-error approach, which often lacks the versatility to address multiple optimization objectives. Machine learning (ML) provides a powerful tool to accelerate the optimization process, but most current studies focus on simple single-track prints, which hardly translate to manufacturing 3D components for engineering applications. In this study, we develop an Accurate Inverse process optimization framework in laser Directed Energy Deposition (AIDED), based on machine learning models and a genetic algorithm, to aid process optimization in laser DED processes. Using the AIDED, we demonstrate the following: (i) Accurately predict single-track (R2 score 0.995), multi-track (R2 score 0.969), and multi-layer (1.07% and 10.75% error in width and height, respectively) cross-sectional melt pool geometries directly from process parameters; (ii) Determine appropriate hatch spacing and layer thickness for fabricating fully dense (density > 99.9%) multi-track and multi-layer prints; (iii) Inversely identify optimal process parameters directly from customizable application objectives within 1-3 hours. We also validate the effectiveness of the AIDED experimentally by achieving two exemplary targets: fast print speed and fine print resolution. Furthermore, we show the high transferability of the framework from stainless steel to pure nickel. With AIDED, we pave a new way for ''aiding'' the process optimization in the laser-based AM processes that is applicable to a wide range of materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».