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

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_0fSrCN 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_wkn46P 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_HkLlDZ 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_oUYsId 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_gyps2t 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_0MYj0z 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_7B81Ua 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_KPrYAX 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_jwVtl0 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_vEAxaW 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_2dra94 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_W6Pdwf 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_YdtIEs 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_boGIAy 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_VirpXw 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_0oMGAn 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_vmmeQC 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_ar6tNe 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_1v5gnT 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_WOEII4 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_ffZSpT 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_ZdUq5L 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_b0omT7 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_wIHbhu 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_iZbTOb 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_PgWOig 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_m8lkBo 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_u088Iy 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_gl06ah 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_MuIu7C 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_AFIJhW 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_Z4wnPl 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_oXt3ZR 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_Xc8ZVZ 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_iJO38l 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_rYgfRN 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_0fSrCN  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
1   sb_0_wkn46P  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
2   sb_0_HkLlDZ  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
3   sb_0_oUYsId  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
4   sb_0_gyps2t  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
5   sb_0_0MYj0z  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
6   sb_0_7B81Ua  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
7   sb_0_KPrYAX  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
8   sb_0_jwVtl0  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
9   sb_0_vEAxaW  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
10  sb_0_2dra94  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
11  sb_0_W6Pdwf  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
12  sb_0_YdtIEs  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
13  sb_0_boGIAy  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
14  sb_0_VirpXw  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
15  sb_0_0oMGAn  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
16  sb_0_vmmeQC  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
17  sb_0_ar6tNe  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
18  sb_0_1v5gnT  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
19  sb_0_WOEII4  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
20  sb_0_ffZSpT  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
21  sb_0_ZdUq5L  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
22  sb_0_b0omT7  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
23  sb_0_wIHbhu  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
24  sb_0_iZbTOb  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
25  sb_0_PgWOig  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
26  sb_0_m8lkBo  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
27  sb_0_u088Iy  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
28  sb_0_gl06ah  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
29  sb_0_MuIu7C  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
30  sb_0_AFIJhW  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
31  sb_0_Z4wnPl  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
32  sb_0_oXt3ZR  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
33  sb_0_Xc8ZVZ  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
34  sb_0_iJO38l  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
35  sb_0_rYgfRN  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_0fSrCN 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_wkn46P 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_HkLlDZ 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_oUYsId 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_gyps2t 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_0MYj0z 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_7B81Ua 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_KPrYAX 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_jwVtl0 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_vEAxaW 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_2dra94 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_W6Pdwf 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_YdtIEs 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_boGIAy 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_VirpXw 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_0oMGAn 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_vmmeQC 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_ar6tNe 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_1v5gnT 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_WOEII4 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_ffZSpT 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_ZdUq5L 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_b0omT7 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_wIHbhu 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_iZbTOb 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_PgWOig 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_m8lkBo 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_u088Iy 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_gl06ah 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_MuIu7C 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_AFIJhW 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_Z4wnPl 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_oXt3ZR 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_Xc8ZVZ 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_iJO38l 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_rYgfRN 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_HkLlDZ 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_oUYsId 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_gyps2t 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_0MYj0z 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_7B81Ua 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_0fSrCN 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_wkn46P 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_HkLlDZ 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_oUYsId 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_gyps2t 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_Vkhz0x 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_dcfpnw 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_K9aBIx 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_gVnLJP 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_A0iCDv 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_gY1BrL 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_5ATxrT 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_qsYeXF 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_WZrNQx 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_jAiczR 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_mkYN3e 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_Hh21gs 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_wDVAo4 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_GLXYAM 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_ihGsDH 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_F1nLZo 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> 25.438319 24.140213 31.80648 None
52 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_1Ta60d 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> 20.98522 24.413241 19.631323 None
53 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_du1uB3 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> 18.537631 18.294128 18.16399 None
54 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_AD0HmN 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> 27.738322 37.580202 32.28767 None
55 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_kIVpbB 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> 23.311592 29.758956 31.755653 None
56 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_iokHVg 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> 22.360134 27.718985 25.563281 None
57 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_2nDAHw 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> 25.801062 40.825385 33.950812 None
58 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_9nLOze 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> 27.467368 35.530822 29.476679 None
59 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_pFbDvm 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> 24.732363 38.806899 29.586513 None
60 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_L5KgqH 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> 40.226539 73.323429 57.530687 None
61 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_gPjL9o 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> 26.15737 39.894686 32.913533 None
62 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_b5WTiy 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> 23.156714 31.967503 32.603702 None
63 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_rF3F0O 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> 34.751598 63.363237 63.082302 None
64 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_4voh0x 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> 30.836351 37.748259 75.915009 None
65 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_L5uFPv 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> 27.854254 35.822379 32.082622 None


Total running time of the script: (65 minutes 36.639 seconds)

Gallery generated by Sphinx-Gallery