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: ['IN625', '316L', 'Al357', 'CoCr', 'AlSi10Mg', 'Ti64', '17-4PH', 'IN718']

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_Edqj6H 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_AcFw9W 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_2iuiTf 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_ABAxbz 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_eQZzFs 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_AArnh5 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_VH7v2w 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_Sf1nCj 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_Lqf4i3 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_dvs8DW 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_dXWtCY 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_iDj0cQ 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_UK9pdW 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_rsaOY8 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_vKsq2o 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_yrxQaN 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_gUynT8 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_tWoZ6O 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_vfIzI6 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_FVBJbM 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_XukL2r 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_AN7jNR 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_K6FOB6 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_doZZda 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_Mn7Bjb 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_tvmkFy 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_SSkHEG 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_iK4fSm 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_SeJkSx 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_mMPCUp 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_vJGogL 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_jVwNF5 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_2l43Zg 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_kJhb1S 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_iJ9ct2 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_HACfjA 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_Edqj6H  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
1   sb_0_AcFw9W  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
2   sb_0_2iuiTf  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
3   sb_0_ABAxbz  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
4   sb_0_eQZzFs  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
5   sb_0_AArnh5  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
6   sb_0_VH7v2w  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
7   sb_0_Sf1nCj  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
8   sb_0_Lqf4i3  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
9   sb_0_dvs8DW  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
10  sb_0_dXWtCY  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
11  sb_0_iDj0cQ  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
12  sb_0_UK9pdW  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
13  sb_0_rsaOY8  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
14  sb_0_vKsq2o  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
15  sb_0_yrxQaN  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
16  sb_0_gUynT8  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
17  sb_0_tWoZ6O  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
18  sb_0_vfIzI6  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
19  sb_0_FVBJbM  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
20  sb_0_XukL2r  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
21  sb_0_AN7jNR  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
22  sb_0_K6FOB6  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
23  sb_0_doZZda  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
24  sb_0_Mn7Bjb  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
25  sb_0_tvmkFy  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
26  sb_0_SSkHEG  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
27  sb_0_iK4fSm  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
28  sb_0_SeJkSx  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
29  sb_0_mMPCUp  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
30  sb_0_vJGogL  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
31  sb_0_jVwNF5  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
32  sb_0_2l43Zg  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
33  sb_0_kJhb1S  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
34  sb_0_iJ9ct2  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
35  sb_0_HACfjA  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_Edqj6H 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_AcFw9W 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_2iuiTf 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_ABAxbz 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_eQZzFs 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_AArnh5 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_VH7v2w 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_Sf1nCj 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_Lqf4i3 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_dvs8DW 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_dXWtCY 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_iDj0cQ 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_UK9pdW 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_rsaOY8 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_vKsq2o 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_yrxQaN 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_gUynT8 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_tWoZ6O 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_vfIzI6 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_FVBJbM 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_XukL2r 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_AN7jNR 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_K6FOB6 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_doZZda 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_Mn7Bjb 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_tvmkFy 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_SSkHEG 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_iK4fSm 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_SeJkSx 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_mMPCUp 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_vJGogL 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_jVwNF5 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_2l43Zg 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_kJhb1S 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_iJ9ct2 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_HACfjA 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_2iuiTf 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_ABAxbz 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_eQZzFs 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_AArnh5 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_VH7v2w 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_Edqj6H 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_AcFw9W 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_2iuiTf 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_ABAxbz 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_eQZzFs 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_Vd7fNY 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_piK87I 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_sGTgjh 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_phkuAz 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_NHOkt1 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_foUJzv 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_SPGidM 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_netFvn 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_ZXQI5k 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_vVOvQV 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_K3Dlsq 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_6DB71Y 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_V0vCuI 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_NZcphw 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_hNwdHx 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_StMR8T 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 <NA> 22.562401 24.750596 30.943739 None
52 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_x9LlT5 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 <NA> 19.59132 22.31755 21.256386 None
53 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_VNATxK 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 <NA> 18.803192 19.098614 19.317763 None
54 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_H2LjTa 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 <NA> 24.596371 38.834848 30.219468 None
55 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_QasCl3 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 <NA> 25.748839 44.10623 25.87214 None
56 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_wtXipw 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 <NA> 21.59017 26.04505 23.895004 None
57 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_k4rFeS 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 <NA> 28.621257 43.893206 42.1866 None
58 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_fmy7Xi 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 <NA> 27.296091 36.95469 28.656467 None
59 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_EnHvE1 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 <NA> 22.477375 35.786016 29.220635 None
60 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_LFF74J 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 <NA> 44.992426 49.975036 69.73621 None
61 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_tPckBj 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 <NA> 27.619049 33.122534 34.205962 None
62 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_71UiG5 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 <NA> 23.34197 34.708236 38.443008 None
63 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_xB1JHD 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 <NA> 36.447948 47.335581 67.546092 None
64 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_hskXmF 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 <NA> 29.821604 54.026088 43.343147 None
65 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_jo7488 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 <NA> 26.891753 41.586966 40.018342 None


Total running time of the script: (65 minutes 10.829 seconds)

Gallery generated by Sphinx-Gallery