正向预测无需校准：Synacore AM-DT精准捕捉薄壁结构屈曲变形

薄壁结构在制造业中非常常见——例如涡轮叶片、热交换器和微型卫星。然而，由于金属增材制造过程中这类部件会产生显著变形，因此使用该技术制造这些零件极具挑战性。

在Synacore，我们在这一领域开发了先进的功能，使您能够预测并校正薄壁结构中的变形。为展示这一预测能力，我们在此发布一个极具挑战性的基准测试。该基准测试为一个方形管状薄壁结构，高80毫米，宽30毫米，壁厚仅500微米。该零件如图1所示。

打印完成后的方形薄壁金属管 — 图1. 方形薄壁金属管，尺寸为30mm × 80mm × 0.4mm（宽 × 高 × 壁厚），打印完成后的状态。可见垂直壁面上的变形十分明显。

我们使用AM-DT 2.7.0版本对该零件的逐层建造过程进行了模拟。网格尺寸为0.5毫米。模拟计算在16核AMD EPYC 7642处理器上耗时约15分钟（实际墙钟时间）。重要的是，本次模拟未进行任何校准尝试；换句话说，这是一次正向预测，不涉及任何拟合参数。建造过程的动画如图2所示。

图2. 方形薄壁结构打印过程中逐层变形的动画。请注意，在大约1/3高度处出现了突然的屈曲失稳现象，这使得变形模式从“呼吸式”转变为“对偶式”。

从该图我们可以观察到零件在打印过程中变形的重要特征。首先，我们注意到在初始层，四个壁面的变形是对称的：它们都向外弯曲。然而，在大约30毫米高度处，发生了屈曲失稳，变形模式发展为对偶模式，即两个壁面向外弯曲，另外两个壁面向内弯曲。以一致的数值收敛性捕捉这种转变极具挑战性，但我们已在AM-DT中使用户能够无缝实现这一点。

与实验定量测量的变形结果吻合度极佳，如图3所示。特别重要的是，向内/向外凸起的数量被准确捕捉，同时面外变形的定量偏移量也得到了精确反映。在靠近壁面底部的位置，吻合度稍差，我们认为这是由于在靠近基板区域测量变形存在困难（这是在基板移除之前的打印完成状态）。总体而言，均方根误差（RMS）仅为0.334毫米，令人印象深刻。

AM-DT 预测值与实验薄壁位移对比 — 图3. 方形薄壁管面外变形的定量对比：预测值（红线）与实验测量值（蓝线）。此为正向预测，而非校准结果。