激光粉末床熔融技術在航空航天防護組件的制造中具有重要意義，特別是在專門用于航空航天結構的鈦合金增材制造中。LPBF的一個優勢是其能夠進行定制化制造，這歸功于其多樣的設計程序[[1], [2], [3]]。對于某些需要質量保證的專用航空航天組件，LPBF的精度變得越來越關鍵，尤其是對于包含微通道的結構，通道的精度決定了結構的核心性能。因此，探索提高基于LPBF的定向制造精度的方法具有重要意義[[4], [5], [6], [7], [8], [9]]。研究表明，材料孔隙缺陷在很大程度上取決于能量密度，特別是受到材料邊界處能量密度的影響較大，而材料中心處的能量密度影響較小[[10], [11], [12], [13], [14]]。匹配能量密度對于確保材料成形至關重要，此外，低能量密度會導致熔池的寬高比增加，熔池面積減小[15,16]。
然而，LPBF技術的整體構建精度限制了其特定應用。因此，進一步提高構建精度可以彌補這些應用限制[[17], [18], [19]]。減小粉末層厚度可以顯著提高成形精度，但無限減小厚度會復雜化工藝并嚴重影響材料生產效率。通過采用合理的薄層厚度LPBF，可以提高成形精度并優化成形過程[[20], [21], [22]]。確定LPBF參數之間的相關性至關重要，特別是掃描策略、熔池形態、界面形態和粉末層厚度之間的關系[[23], [24], [25]]。
因此，研究LPBF的成形精度和變化過程非常有趣；然而，在小層厚度的LPBF過程中，缺陷的起源仍然不清楚。由于缺陷與掃描策略密切相關，研究不同掃描策略下的缺陷分布可以揭示缺陷的演變過程[20,26,27]。同時，計算建模和仿真技術可以初步再現LPBF中介觀尺度和液體表面的形態，從理論上闡明缺陷的產生和演變模式[[28], [29], [30]]。基于離散元方法（DEM）和計算流體動力學（CFD）算法，可以模擬LPBF過程中合金的主要物理行為[[31], [32], [33]]。具體來說，對于不同層厚度的LPBF，離散元方法可以模擬不同條件下的粉末顆粒運動行為；計算流體動力學模型可以模擬不同條件下的粉末床顆粒熔化行為[34,35]。基于此，研究薄層厚度LPBF有助于理解熔池和界面的介觀演變過程，并識別與傳統層厚度LPBF的差異[24,36]。有限元模擬表明，降低激光功率會導致熱量積累減少。這種減少的熱量會導致熔池尺寸減小和流動特性減弱，從而在形成的材料中產生更精確定義的固化區域[[37], [38], [39]]。有限元模擬還表明，大光斑尺寸工藝可以增強熔池的再熔化邊界，同時提高重疊區域的穩定性，從而減少未熔合缺陷的發生[[40], [41], [42]]。
因此，模擬LPBF成形過程的物理行為和模式具有重要的價值。特別是在薄層厚度的LPBF技術中，不同維度之間的能量密度關系及其對成形過程的影響尤為重要。隨后，在相同的表面能量密度下，通過不同的工藝參數探索均勻的界面特性可以優化成品中由不均勻性引起的缺陷。在這些條件下，模擬薄層LPBF過程中熔池和界面的演變可以為需要質量保證的特定航空航天組件的定向制造提供有價值的指導。
