Parametric study#

This example shows how to use PyAdditive to perform a parametric study. You perform a parametric study if you want to optimize additive machine parameters to achieve a specific result. Here, the ParametricStudy class is used to conduct a parametric study. While not essential, the ParametricStudy class provides data management features that make the work easier. Also, the ansys.additive.widgets package can be used to create interactive visualizations for of parametric study results. An example is available at Parametric Study Example.

Units are SI (m, kg, s, K) unless otherwise noted.

Perform required imports and create a study#

Perform the required import and create a ParametricStudy instance.

import numpy as np
import pandas as pd

from ansys.additive.core import Additive, SimulationStatus, SimulationType
from ansys.additive.core.parametric_study import ColumnNames, ParametricStudy

Select a material for the study#

Select a material to use in the study. The material name must be known by the Additive service. You can connect to the Additive service and print a list of available materials prior to selecting one.

additive = Additive()
print("Available material names: {}".format(additive.materials_list()))
material = "IN718"
Available material names: ['17-4PH', 'IN625', 'AlSi10Mg', '316L', 'IN718', 'CoCr', 'Al357', 'Ti64']

Create the study#

Create the parametric study with a name and the selected material.

study = ParametricStudy("demo-study", material)

Get the study file name#

The current state of the parametric study is saved to a file upon each update. You can retrieve the name of the file as shown below. This file uses a binary format and is not human readable.

print(study.file_name)
/home/runner/work/pyadditive/pyadditive/examples/demo-study.ps

Create a single bead evaluation#

Parametric studies often start with single bead simulations to determine melt pool statistics. Here, the generate_single_bead_permutations() method is used to generate single bead simulation permutations. The parameters for the generate_single_bead_permutations() method allow you to specify a range of machine parameters and filter them by the P/V ratio. Not all the parameters shown are required. Optional parameters that are not specified use default values defined in the MachineConstants class.

# Specify a range of laser powers. Valid values are 50 to 700 W.
initial_powers = np.linspace(50, 700, 7)
# Specify a range of laser scan speeds. Valid values are 0.35 to 2.5 m/s.
initial_scan_speeds = np.linspace(0.35, 2.5, 5)
# Specify powder layer thicknesses. Valid values are 10e-6 to 100e-6 m.
initial_layer_thicknesses = [40e-6, 50e-6]
# Specify laser beam diameters. Valid values are 20e-6 to 140e-6 m.
initial_beam_diameters = [80e-6]
# Specify heater temperatures. Valid values are 20 - 500 C.
initial_heater_temps = [80]
# Restrict the permutations within a range of P/V ratios. The P is for laser power
# and the V is for velocity, which is the laser scan speed.
min_pv_ratio = 80
max_pv_ratio = 400
# Specify a bead length in meters.
bead_length = 0.001

study.generate_single_bead_permutations(
    bead_length=bead_length,
    laser_powers=initial_powers,
    scan_speeds=initial_scan_speeds,
    layer_thicknesses=initial_layer_thicknesses,
    beam_diameters=initial_beam_diameters,
    heater_temperatures=initial_heater_temps,
    min_pv_ratio=min_pv_ratio,
    max_pv_ratio=max_pv_ratio,
)
36

Show the simulations as a table#

The data_frame() method returns a DataFrame object that can be used to display the simulations as a table. Here, the head() method is used to display all the rows of the table.

df = study.data_frame()
pd.set_option("display.max_columns", None)  # show all columns
df.head(len(df))
Iteration Priority Type ID Status Material Heater Temp (C) Layer Thickness (m) Beam Diameter (m) Laser Power (W) Scan Speed (m/s) Laser Power/Scan Speed (J/m) Start Angle (degrees) Rotation Angle (degrees) Hatch Spacing (m) Stripe Width (m) Energy Density (J/m^3) Single Bead Length (m) Build Rate (m^3/s) Melt Pool Width (m) Melt Pool Depth (m) Melt Pool Length (m) Melt Pool Length/Width Melt Pool Ref Width (m) Melt Pool Ref Depth (m) Melt Pool Ref Depth/Width Porosity Size X (m) Porosity Size Y (m) Porosity Size Z (m) Relative Density Micro Min X (m) Micro Min Y (m) Micro Min Z (m) Micro Size X (m) Micro Size Y (m) Micro Size Z (m) Micro Sensor Dim (m) Cooling Rate (K/s) Thermal Gradient (K/m) Micro Melt Pool Width (m) Micro Melt Pool Depth (m) Random Seed XY Average Grain Size (microns) XZ Average Grain Size (microns) YZ Average Grain Size (microns) Error Message
0 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Fv8uJd SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 50.0 0.35 142.857143 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
1 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_3QwHvg SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 50.0 0.35 142.857143 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
2 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_pI9M6I SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
3 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_llrKWz SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
4 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UWzAsG SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
5 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_S8eunF SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
6 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_JbWCoo SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
7 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_84ph2t SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
8 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_gE77HC SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 0.8875 300.469484 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
9 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_CRwubV SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 0.8875 300.469484 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
10 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_6SKMAO SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.425 187.134503 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
11 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_d5hkS4 SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 1.425 187.134503 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
12 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_1iRC2W SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.9625 135.881104 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
13 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Z0wBLB SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 1.9625 135.881104 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
14 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_iYCuRb SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 2.5 106.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
15 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Y7SoUV SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 2.5 106.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
16 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_8nt0l8 SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.425 263.157895 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
17 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_xlaSRY SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 375.0 1.425 263.157895 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
18 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_A3s6lt SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.9625 191.082803 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
19 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_nRGVXk SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 375.0 1.9625 191.082803 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
20 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_XPWWcV SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 2.5 150.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
21 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_elsik9 SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 375.0 2.5 150.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
22 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_LrGvMU SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.425 339.181287 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
23 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_7uZ0uy SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 483.333333 1.425 339.181287 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
24 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_svfN1v SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.9625 246.284501 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
25 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_7ARzJK SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 483.333333 1.9625 246.284501 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
26 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UhIFMM SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 2.5 193.333333 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
27 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_GEIYrK SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 483.333333 2.5 193.333333 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
28 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UUUq5O SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 1.9625 301.4862 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
29 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_dtPqPA SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 591.666667 1.9625 301.4862 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
30 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Tet90s SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 2.5 236.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
31 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_gDu9zp SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 591.666667 2.5 236.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
32 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_8SDaoZ SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 700.0 1.9625 356.687898 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
33 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_8w7twF SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 700.0 1.9625 356.687898 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
34 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_mYgfxz SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00004 0.00008 700.0 2.5 280.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
35 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_7n9fnE SimulationStatus.NEW IN718 80 0.00005 0.00008 700.0 2.5 280.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN


Skip some simulations#

If you are working with a large parametric study, you may want to skip some simulations to reduce processing time. To do so, set the simulation status to SimulationStatus.SKIP which is defined in the SimulationStatus class. Here, a DataFrame object is obtained, a filter is applied to get a list of simulation IDs, and then the status is updated on the simulations with those IDs.

df = study.data_frame()
# Get IDs for single bead simulations with laser power below 75 W.
ids = df.loc[
    (df[ColumnNames.LASER_POWER] < 75) & (df[ColumnNames.TYPE] == SimulationType.SINGLE_BEAD),
    ColumnNames.ID,
].tolist()
study.set_simulation_status(ids, SimulationStatus.SKIP)
print(study.data_frame()[[ColumnNames.ID, ColumnNames.TYPE, ColumnNames.STATUS]])
             ID                        Type                 Status
0   sb_0_Fv8uJd  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
1   sb_0_3QwHvg  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
2   sb_0_pI9M6I  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
3   sb_0_llrKWz  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
4   sb_0_UWzAsG  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
5   sb_0_S8eunF  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
6   sb_0_JbWCoo  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
7   sb_0_84ph2t  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
8   sb_0_gE77HC  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
9   sb_0_CRwubV  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
10  sb_0_6SKMAO  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
11  sb_0_d5hkS4  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
12  sb_0_1iRC2W  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
13  sb_0_Z0wBLB  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
14  sb_0_iYCuRb  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
15  sb_0_Y7SoUV  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
16  sb_0_8nt0l8  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
17  sb_0_xlaSRY  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
18  sb_0_A3s6lt  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
19  sb_0_nRGVXk  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
20  sb_0_XPWWcV  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
21  sb_0_elsik9  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
22  sb_0_LrGvMU  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
23  sb_0_7uZ0uy  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
24  sb_0_svfN1v  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
25  sb_0_7ARzJK  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
26  sb_0_UhIFMM  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
27  sb_0_GEIYrK  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
28  sb_0_UUUq5O  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
29  sb_0_dtPqPA  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
30  sb_0_Tet90s  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
31  sb_0_gDu9zp  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
32  sb_0_8SDaoZ  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
33  sb_0_8w7twF  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
34  sb_0_mYgfxz  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
35  sb_0_7n9fnE  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW

Run single bead simulations#

Run the simulations using the simulate_study() method. All simulations with a SimulationStatus.NEW status are executed.

additive.simulate_study(study)

View single bead results#

The single bead simulation results are shown in the Melt Pool Width (m), Melt Pool Depth (m), Melt Pool Length (m), Melt Pool Length/Width, Melt Pool Ref Width (m), Melt Pool Ref Depth (m), and Melt Pool Ref Depth/Width columns of the data frame. For explanations of these columns, see ColumnNames.

study.data_frame().head(len(study.data_frame()))
Iteration Priority Type ID Status Material Heater Temp (C) Layer Thickness (m) Beam Diameter (m) Laser Power (W) Scan Speed (m/s) Laser Power/Scan Speed (J/m) Start Angle (degrees) Rotation Angle (degrees) Hatch Spacing (m) Stripe Width (m) Energy Density (J/m^3) Single Bead Length (m) Build Rate (m^3/s) Melt Pool Width (m) Melt Pool Depth (m) Melt Pool Length (m) Melt Pool Length/Width Melt Pool Ref Width (m) Melt Pool Ref Depth (m) Melt Pool Ref Depth/Width Porosity Size X (m) Porosity Size Y (m) Porosity Size Z (m) Relative Density Micro Min X (m) Micro Min Y (m) Micro Min Z (m) Micro Size X (m) Micro Size Y (m) Micro Size Z (m) Micro Sensor Dim (m) Cooling Rate (K/s) Thermal Gradient (K/m) Micro Melt Pool Width (m) Micro Melt Pool Depth (m) Random Seed XY Average Grain Size (microns) XZ Average Grain Size (microns) YZ Average Grain Size (microns) Error Message
0 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Fv8uJd SimulationStatus.SKIP IN718 80 0.00004 0.00008 50.0 0.35 142.857143 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
1 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_3QwHvg SimulationStatus.SKIP IN718 80 0.00005 0.00008 50.0 0.35 142.857143 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
2 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_pI9M6I SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.00014 0.00008 0.000407 2.909518 0.000102 0.00004 0.387364 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
3 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_llrKWz SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000143 0.000083 0.000424 2.969351 0.000091 0.000033 0.357957 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
4 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UWzAsG SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000123 0.000052 0.000432 3.522586 0.000066 0.000012 0.180992 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
5 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_S8eunF SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000123 0.000056 0.000453 3.672324 0.000045 0.000006 0.13629 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
6 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_JbWCoo SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000111 0.000042 0.000451 4.055825 0.000023 0.000002 0.066085 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
7 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_84ph2t SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000111 0.000046 0.000485 4.374324 0.0 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
8 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_gE77HC SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 0.8875 300.469484 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000164 0.000144 0.000495 3.017293 0.000134 0.000104 0.774275 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
9 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_CRwubV SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 0.8875 300.469484 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000168 0.00015 0.000502 2.987421 0.000128 0.0001 0.785486 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
10 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_6SKMAO SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.425 187.134503 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.00014 0.000086 0.000513 3.66501 0.000103 0.000046 0.442616 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
11 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_d5hkS4 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 1.425 187.134503 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000144 0.000089 0.000524 3.648296 0.000094 0.000039 0.410312 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
12 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_1iRC2W SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.9625 135.881104 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000129 0.00006 0.000534 4.142145 0.00008 0.00002 0.2555 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
13 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Z0wBLB SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 1.9625 135.881104 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000132 0.000064 0.000547 4.157178 0.000067 0.000014 0.215802 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
14 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_iYCuRb SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 2.5 106.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000118 0.000049 0.000535 4.523908 0.000057 0.000009 0.163339 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
15 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Y7SoUV SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 266.666667 2.5 106.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.00012 0.000055 0.000547 4.5686 0.000039 0.000005 0.120028 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
16 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_8nt0l8 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.425 263.157895 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000158 0.000126 0.000542 3.439127 0.000124 0.000086 0.696975 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
17 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_xlaSRY SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 375.0 1.425 263.157895 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000162 0.000133 0.00055 3.401133 0.000117 0.000083 0.703787 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
18 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_A3s6lt SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.9625 191.082803 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000139 0.000089 0.000562 4.047508 0.000102 0.000049 0.480996 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
19 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_nRGVXk SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 375.0 1.9625 191.082803 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000143 0.000093 0.000571 4.00096 0.000094 0.000043 0.452533 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
20 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_XPWWcV SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 2.5 150.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000131 0.000066 0.000561 4.299853 0.000085 0.000026 0.303818 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
21 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_elsik9 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 375.0 2.5 150.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000134 0.00007 0.000569 4.240953 0.000074 0.00002 0.274189 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
22 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_LrGvMU SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.425 339.181287 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000166 0.00017 0.000557 3.351041 0.000138 0.00013 0.944604 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
23 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_7uZ0uy SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 483.333333 1.425 339.181287 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000169 0.000179 0.000564 3.329164 0.000133 0.000129 0.964388 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
24 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_svfN1v SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.9625 246.284501 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.00015 0.000118 0.000577 3.845883 0.000118 0.000078 0.659114 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
25 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_7ARzJK SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 483.333333 1.9625 246.284501 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000156 0.000123 0.000586 3.748451 0.000112 0.000073 0.656839 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
26 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UhIFMM SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 2.5 193.333333 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000138 0.000091 0.000576 4.164058 0.000101 0.000051 0.504693 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
27 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_GEIYrK SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 483.333333 2.5 193.333333 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000142 0.000095 0.000584 4.124311 0.000094 0.000045 0.476493 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
28 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UUUq5O SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 1.9625 301.4862 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.00016 0.000147 0.000587 3.676474 0.00013 0.000107 0.822492 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
29 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_dtPqPA SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 591.666667 1.9625 301.4862 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000163 0.000155 0.000594 3.642357 0.000124 0.000105 0.84971 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
30 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Tet90s SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 2.5 236.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000145 0.000113 0.000586 4.042671 0.000113 0.000073 0.643361 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
31 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_gDu9zp SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 591.666667 2.5 236.666667 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000149 0.000118 0.000593 3.982188 0.000107 0.000068 0.635871 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
32 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_8SDaoZ SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 700.0 1.9625 356.687898 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000165 0.00018 0.000594 3.6044 0.000138 0.00014 1.01519 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
33 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_8w7twF SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 700.0 1.9625 356.687898 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000168 0.00019 0.000599 3.571666 0.000133 0.00014 1.0519 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
34 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_mYgfxz SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 700.0 2.5 280.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000152 0.000135 0.000593 3.90692 0.000122 0.000095 0.779679 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
35 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_7n9fnE SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 700.0 2.5 280.0 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000155 0.000143 0.000597 3.843721 0.000117 0.000093 0.795445 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None


Save the study to a CSV file#

The parametric study is saved with each update in a binary format. For other formats, use the to_* methods provided by the DataFrame class.

study.data_frame().to_csv("demo-study.csv")

Import a study from a CSV file#

Import a study from a CSV file using the ParametricStudy.import_csv_study() method. The CSV file must contain the same columns as the parametric study data frame. The ParametricStudy.import_csv_study() method will return a list of errors for each simulation that failed to import and the number of duplicate simulations removed (if any). All other valid simulations will be added to the study.

study2 = ParametricStudy("demo-csv-study.ps", material)
errors = study2.import_csv_study("demo-study.csv")
study2.data_frame().head()
Iteration Priority Type ID Status Material Heater Temp (C) Layer Thickness (m) Beam Diameter (m) Laser Power (W) Scan Speed (m/s) Laser Power/Scan Speed (J/m) Start Angle (degrees) Rotation Angle (degrees) Hatch Spacing (m) Stripe Width (m) Energy Density (J/m^3) Single Bead Length (m) Build Rate (m^3/s) Melt Pool Width (m) Melt Pool Depth (m) Melt Pool Length (m) Melt Pool Length/Width Melt Pool Ref Width (m) Melt Pool Ref Depth (m) Melt Pool Ref Depth/Width Porosity Size X (m) Porosity Size Y (m) Porosity Size Z (m) Relative Density Micro Min X (m) Micro Min Y (m) Micro Min Z (m) Micro Size X (m) Micro Size Y (m) Micro Size Z (m) Micro Sensor Dim (m) Cooling Rate (K/s) Thermal Gradient (K/m) Micro Melt Pool Width (m) Micro Melt Pool Depth (m) Random Seed XY Average Grain Size (microns) XZ Average Grain Size (microns) YZ Average Grain Size (microns) Error Message
0 0 1 SingleBead sb_0_pI9M6I Completed IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 NaN 0.000140 0.000080 0.000407 2.909518 0.000102 0.000040 0.387364 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN <NA> NaN NaN NaN NaN
1 0 1 SingleBead sb_0_llrKWz Completed IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 NaN 0.000143 0.000083 0.000424 2.969351 0.000091 0.000033 0.357957 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN <NA> NaN NaN NaN NaN
2 0 1 SingleBead sb_0_UWzAsG Completed IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.4250 111.111111 NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 NaN 0.000123 0.000052 0.000432 3.522586 0.000066 0.000012 0.180992 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN <NA> NaN NaN NaN NaN
3 0 1 SingleBead sb_0_S8eunF Completed IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 1.4250 111.111111 NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 NaN 0.000123 0.000056 0.000453 3.672324 0.000045 0.000006 0.136290 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN <NA> NaN NaN NaN NaN
4 0 1 SingleBead sb_0_JbWCoo Completed IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 NaN 0.000111 0.000042 0.000451 4.055825 0.000023 0.000002 0.066085 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN <NA> NaN NaN NaN NaN


Load a previously saved study#

Load a previously saved study using the static ParameticStudy.load() method.

study3 = ParametricStudy.load("demo-study.ps")
study3.data_frame().head()
Iteration Priority Type ID Status Material Heater Temp (C) Layer Thickness (m) Beam Diameter (m) Laser Power (W) Scan Speed (m/s) Laser Power/Scan Speed (J/m) Start Angle (degrees) Rotation Angle (degrees) Hatch Spacing (m) Stripe Width (m) Energy Density (J/m^3) Single Bead Length (m) Build Rate (m^3/s) Melt Pool Width (m) Melt Pool Depth (m) Melt Pool Length (m) Melt Pool Length/Width Melt Pool Ref Width (m) Melt Pool Ref Depth (m) Melt Pool Ref Depth/Width Porosity Size X (m) Porosity Size Y (m) Porosity Size Z (m) Relative Density Micro Min X (m) Micro Min Y (m) Micro Min Z (m) Micro Size X (m) Micro Size Y (m) Micro Size Z (m) Micro Sensor Dim (m) Cooling Rate (K/s) Thermal Gradient (K/m) Micro Melt Pool Width (m) Micro Melt Pool Depth (m) Random Seed XY Average Grain Size (microns) XZ Average Grain Size (microns) YZ Average Grain Size (microns) Error Message
0 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_Fv8uJd SimulationStatus.SKIP IN718 80 0.00004 0.00008 50.0 0.35 142.857143 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
1 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_3QwHvg SimulationStatus.SKIP IN718 80 0.00005 0.00008 50.0 0.35 142.857143 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN
2 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_pI9M6I SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.00014 0.00008 0.000407 2.909518 0.000102 0.00004 0.387364 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
3 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_llrKWz SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00005 0.00008 158.333333 0.8875 178.403756 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000143 0.000083 0.000424 2.969351 0.000091 0.000033 0.357957 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
4 0 1 SimulationType.SINGLE_BEAD sb_0_UWzAsG SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 NaN NaN NaN NaN None 0.001 None 0.000123 0.000052 0.000432 3.522586 0.000066 0.000012 0.180992 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None


Create a porosity evaluation#

You can use the insights gained from the single bead evaluation to generate parameters for a porosity evaluation. Alternatively, you can perform a porosity evaluation without a previous single bead evaluation. Here, the laser power and scan speeds are determined by filtering the single bead results where the ratio of the melt pool reference depth to reference width is within a specified range. Additionally, the simulations are restricted to a minimum build rate, which is calculated as scan speed * layer thickness * hatch spacing. The generate_porosity_permutations() method is used to add porosity simulations to the study.

df = study.data_frame()
df = df[
    (df[ColumnNames.MELT_POOL_REFERENCE_DEPTH_OVER_WIDTH] >= 0.3)
    & (df[ColumnNames.MELT_POOL_REFERENCE_DEPTH_OVER_WIDTH] <= 0.65)
]

study.generate_porosity_permutations(
    laser_powers=df[ColumnNames.LASER_POWER].unique(),
    scan_speeds=df[ColumnNames.SCAN_SPEED].unique(),
    size_x=1e-3,
    size_y=1e-3,
    size_z=1e-3,
    layer_thicknesses=[40e-6],
    heater_temperatures=[80],
    beam_diameters=[80e-6],
    start_angles=[45],
    rotation_angles=[67.5],
    hatch_spacings=[100e-6],
    min_build_rate=5e-9,
    iteration=1,
)
15

Run porosity simulations#

Run the simulations using the simulate_study() method.

additive.simulate_study(study)

View porosity results#

Porosity simulation results are shown in the Relative Density column of the data frame.

df = study.data_frame()
df = df[df[ColumnNames.TYPE] == SimulationType.POROSITY]
df.head(len(df))
Iteration Priority Type ID Status Material Heater Temp (C) Layer Thickness (m) Beam Diameter (m) Laser Power (W) Scan Speed (m/s) Laser Power/Scan Speed (J/m) Start Angle (degrees) Rotation Angle (degrees) Hatch Spacing (m) Stripe Width (m) Energy Density (J/m^3) Single Bead Length (m) Build Rate (m^3/s) Melt Pool Width (m) Melt Pool Depth (m) Melt Pool Length (m) Melt Pool Length/Width Melt Pool Ref Width (m) Melt Pool Ref Depth (m) Melt Pool Ref Depth/Width Porosity Size X (m) Porosity Size Y (m) Porosity Size Z (m) Relative Density Micro Min X (m) Micro Min Y (m) Micro Min Z (m) Micro Size X (m) Micro Size Y (m) Micro Size Z (m) Micro Sensor Dim (m) Cooling Rate (K/s) Thermal Gradient (K/m) Micro Melt Pool Width (m) Micro Melt Pool Depth (m) Random Seed XY Average Grain Size (microns) XZ Average Grain Size (microns) YZ Average Grain Size (microns) Error Message
36 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_7mhj33 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 45 67.5 0.0001 0.01 27777777777.777775 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 0.959907 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
37 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_GtADTN SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 45 67.5 0.0001 0.01 20169851380.042458 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 0.7966 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
38 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_vN1sV5 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 2.5 63.333333 45 67.5 0.0001 0.01 15833333333.33333 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 0.666111 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
39 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_HxAWmy SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.425 187.134503 45 67.5 0.0001 0.01 46783625730.994148 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
40 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_L7hYaa SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.9625 135.881104 45 67.5 0.0001 0.01 33970276008.492561 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 0.998938 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
41 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_y7kd2c SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 2.5 106.666667 45 67.5 0.0001 0.01 26666666666.666664 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 0.936676 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
42 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_YcFM8i SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.425 263.157895 45 67.5 0.0001 0.01 65789473684.210526 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
43 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_IRqwvN SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.9625 191.082803 45 67.5 0.0001 0.01 47770700636.942673 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
44 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_KGrQen SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 2.5 150.0 45 67.5 0.0001 0.01 37500000000.0 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 0.999999 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
45 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_1RbdME SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.425 339.181287 45 67.5 0.0001 0.01 84795321637.426895 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
46 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_l72kQe SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.9625 246.284501 45 67.5 0.0001 0.01 61571125265.392769 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
47 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_c2VBhB SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 2.5 193.333333 45 67.5 0.0001 0.01 48333333333.333328 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
48 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_uYuBlN SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 1.425 415.204678 45 67.5 0.0001 0.01 103801169590.64328 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
49 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_UXrzLM SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 1.9625 301.4862 45 67.5 0.0001 0.01 75371549893.84288 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None
50 1 1 SimulationType.POROSITY por_1_1jvTqy SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 2.5 236.666667 45 67.5 0.0001 0.01 59166666666.666664 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0.001 0.001 0.001 1.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN None


Create a microstructure evaluation#

Here a set of microstructure simulations is generated using many of the same parameters used for the porosity simulations. The parameters cooling_rate, thermal_gradient, melt_pool_width, and melt_pool_depth are not specified so they are calculated. The generate_microstructure_permutations() method is used to add microstructure simulations to the study.

df = study.data_frame()
df = df[df[ColumnNames.TYPE] == SimulationType.POROSITY]

study.generate_microstructure_permutations(
    laser_powers=df[ColumnNames.LASER_POWER].unique(),
    scan_speeds=df[ColumnNames.SCAN_SPEED].unique(),
    size_x=1e-3,
    size_y=1e-3,
    size_z=1.1e-3,
    sensor_dimension=1e-4,
    layer_thicknesses=df[ColumnNames.LAYER_THICKNESS].unique(),
    heater_temperatures=df[ColumnNames.HEATER_TEMPERATURE].unique(),
    beam_diameters=df[ColumnNames.BEAM_DIAMETER].unique(),
    start_angles=df[ColumnNames.START_ANGLE].unique(),
    rotation_angles=df[ColumnNames.ROTATION_ANGLE].unique(),
    hatch_spacings=df[ColumnNames.HATCH_SPACING].unique(),
    iteration=2,
)
15

Run microstructure simulations#

Run the simulations using the simulate_study() method.

additive.simulate_study(study)

View microstructure results#

Microstructure simulation results are shown in the XY Average Grain Size (microns), XZ Average Grain Size (microns), and YZ Average Grain Size (microns) columns of the data frame. For explanations of these columns, see ColumnNames.

df = study.data_frame()
df = df[df[ColumnNames.TYPE] == SimulationType.MICROSTRUCTURE]
df.head(len(df))
Iteration Priority Type ID Status Material Heater Temp (C) Layer Thickness (m) Beam Diameter (m) Laser Power (W) Scan Speed (m/s) Laser Power/Scan Speed (J/m) Start Angle (degrees) Rotation Angle (degrees) Hatch Spacing (m) Stripe Width (m) Energy Density (J/m^3) Single Bead Length (m) Build Rate (m^3/s) Melt Pool Width (m) Melt Pool Depth (m) Melt Pool Length (m) Melt Pool Length/Width Melt Pool Ref Width (m) Melt Pool Ref Depth (m) Melt Pool Ref Depth/Width Porosity Size X (m) Porosity Size Y (m) Porosity Size Z (m) Relative Density Micro Min X (m) Micro Min Y (m) Micro Min Z (m) Micro Size X (m) Micro Size Y (m) Micro Size Z (m) Micro Sensor Dim (m) Cooling Rate (K/s) Thermal Gradient (K/m) Micro Melt Pool Width (m) Micro Melt Pool Depth (m) Random Seed XY Average Grain Size (microns) XZ Average Grain Size (microns) YZ Average Grain Size (microns) Error Message
51 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_wfTlCg SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.425 111.111111 45 67.5 0.0001 0.01 27777777777.777775 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 24.143947 33.016354 25.885065 None
52 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_8ys6RK SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 1.9625 80.679406 45 67.5 0.0001 0.01 20169851380.042458 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 20.056241 22.804321 21.146009 None
53 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_RMUGqo SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 158.333333 2.5 63.333333 45 67.5 0.0001 0.01 15833333333.33333 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 19.93596 19.042309 17.418772 None
54 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_dpmaQ5 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.425 187.134503 45 67.5 0.0001 0.01 46783625730.994148 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 24.042602 35.246511 31.192911 None
55 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_eW3CxR SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 1.9625 135.881104 45 67.5 0.0001 0.01 33970276008.492561 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 21.699039 34.25419 33.766902 None
56 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_VyB5mX SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 266.666667 2.5 106.666667 45 67.5 0.0001 0.01 26666666666.666664 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 22.437045 29.991279 25.690827 None
57 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_QIXKZ3 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.425 263.157895 45 67.5 0.0001 0.01 65789473684.210526 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 26.61215 38.576557 32.419002 None
58 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_JSp5ro SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 1.9625 191.082803 45 67.5 0.0001 0.01 47770700636.942673 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 22.375128 30.147375 32.681047 None
59 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_OmNHjY SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 375.0 2.5 150.0 45 67.5 0.0001 0.01 37500000000.0 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 20.864892 37.679213 30.641057 None
60 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_QSlHLc SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.425 339.181287 45 67.5 0.0001 0.01 84795321637.426895 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 40.812427 42.717581 54.283795 None
61 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_QhyJoy SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 1.9625 246.284501 45 67.5 0.0001 0.01 61571125265.392769 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 25.729104 42.21986 37.938233 None
62 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_NK58qC SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 483.333333 2.5 193.333333 45 67.5 0.0001 0.01 48333333333.333328 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 22.502042 33.315894 39.897594 None
63 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_kLw8or SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 1.425 415.204678 45 67.5 0.0001 0.01 103801169590.64328 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 42.056623 60.460697 50.333294 None
64 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_DY9277 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 1.9625 301.4862 45 67.5 0.0001 0.01 75371549893.84288 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 37.146203 37.112312 50.558446 None
65 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_lgrR42 SimulationStatus.COMPLETED IN718 80 0.00004 0.00008 591.666667 2.5 236.666667 45 67.5 0.0001 0.01 59166666666.666664 NaN 0.0 NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 0 0 0 0.001 0.001 0.0011 0.0001 NaN NaN NaN NaN NaN 29.481578 33.069729 32.418244 None


Total running time of the script: (64 minutes 51.191 seconds)

Gallery generated by Sphinx-Gallery