Жангабул Хамитович Жантлесов – кандидат физико-математических наук, доцент
010000, Республика Казахстан, г. Астана, улица Кайым Мухамедханова, 37 А
Zhangabul Khamitovich Zhantlessov – Candidate of Physics and Mathematics sciences
010000, Republic of Kazakhstan, Astana, Kaima Mukhamedkhanova Street, 37 A
Серик Атаконысулы Алтынбек – PhD, ассоцированный профессор кафедры «Информационные системы и технологии»
010008, Республика Казахстан, г. Астана, ул. Жубанова, 7
Serik Atakonyssuly Altynbek – PhD, Associate Professor of the Department of Information Systems and Technologies
010008, Republic of Kazakhstan, Astana, Zhubanova Street, 7
Азамат Джанатович Мусабаев – магистр, инженер кафедры «Информационные системы»
010000, Республика Казахстан, г. Астана, улица Кайым Мухамедханова, 37 А
Azzamat Zhanatovich Mussabayev – MSc, Engineer at the Department of Information Systems
010000, Republic of Kazakhstan, Astana, Kaima Mukhamedkhanova Street, 37 A
В статье представлена разработка и экспериментальная верификация цифрового двойника для установки селективного лазерного плавления (SLM), ориентированной на эксплуатацию в условиях ограниченного технического обеспечения. Предлагаемая конструкция включает самодельный механизм подачи и разравнивания порошка, а также телеметрический модуль, обеспечивающий сбор и анализ термических данных в реальном времени. Цифровой двойник представляет собой интегрированную модель, совмещающую термомеханический анализ, исполнение управляющего кода (G-code) и реализацию корректирующих воздействий на параметры печати. В качестве расчетной основы использовано уравнение нестационарной теплопроводности с объемным источником тепла и гауссовым распределением плотности мощности лазерного луча.Для верификации модели проведён эксперимент с использованием пирометров и термопар, размещённых в зоне спекания. Сравнение результатов моделирования и измерений показало среднюю абсолютную ошибку менее 2,5 °C. Применение цифрового двойника обеспечило снижение остаточных напряжений на 12-15 %, что подтверждено методом рентгеновской дифракции. Разработанная система демонстрирует высокую эффективность в обеспечении предиктивного контроля качества и может быть интегрирована в контур адаптивного управления. Решение соответствует концепции Индустрии 4.0 и открывает возможности для повышения стабильности, воспроизводимости и надёжности SLM-процессов.
This paper presents the development and experimental validation of a digital twin for a selective laser melting (SLM) system designed for operation under constrained technical conditions. The proposed design includes a custom-built powder feeding and leveling mechanism, along with a telemetry module enabling realtime acquisition and analysis of thermal data. The digital twin is implemented as an integrated model that combines thermomechanical analysis, G-code execution, and corrective control of printing parameters. The mathematical foundation is based on the transient heat conduction equation with a volumetric heat source and a Gaussian distribution of laser power density.An experimental setup employing pyrometers and thermocouples in the melt zone was used to validate the model. The comparison of simulated and measured data showed a mean absolute error of less than 2.5 °C. The application of the digital twin resulted in a 12–15% reduction in residual stresses, as confirmed by X-ray diffraction analysis. The developed system demonstrates high efficiency in predictive quality control and can be integrated into adaptive control loops. The approach aligns with the Industry 4.0 concept, offering increased stability, repeatability, and reliability in SLM processes
The authors declare that there are no conflicts of interest present.