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

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_YP0lZ0 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_IrEvuI 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_tlOh0A 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_Xtk5RT 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_oQN1hD 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_T3JJRp 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_U5bV6h 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_UqgUUL 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_rsNWbp 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_mK12qE 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_Xf0z8B 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_EQAN76 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_EZWtCR 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_eUZY6O 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_oK4op5 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_5llgTu 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_6fAlJu 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_IItEEk 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_3DAgip 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_f7bCgS 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_dCsKB4 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_eAIwK2 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_Y9zTub 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_dvwHaB 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_SYd4QR 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_8XwISQ 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_Kl7B0N 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_MxdyEO 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_KUEIKz 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_tYgtmR 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_oXQ18g 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_d5Tdcy 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_Tf3W0f 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_t3BNnt 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_e4sSof 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_JEni7Z 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_YP0lZ0  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
1   sb_0_IrEvuI  SimulationType.SINGLE_BEAD  SimulationStatus.SKIP
2   sb_0_tlOh0A  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
3   sb_0_Xtk5RT  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
4   sb_0_oQN1hD  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
5   sb_0_T3JJRp  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
6   sb_0_U5bV6h  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
7   sb_0_UqgUUL  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
8   sb_0_rsNWbp  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
9   sb_0_mK12qE  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
10  sb_0_Xf0z8B  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
11  sb_0_EQAN76  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
12  sb_0_EZWtCR  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
13  sb_0_eUZY6O  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
14  sb_0_oK4op5  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
15  sb_0_5llgTu  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
16  sb_0_6fAlJu  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
17  sb_0_IItEEk  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
18  sb_0_3DAgip  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
19  sb_0_f7bCgS  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
20  sb_0_dCsKB4  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
21  sb_0_eAIwK2  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
22  sb_0_Y9zTub  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
23  sb_0_dvwHaB  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
24  sb_0_SYd4QR  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
25  sb_0_8XwISQ  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
26  sb_0_Kl7B0N  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
27  sb_0_MxdyEO  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
28  sb_0_KUEIKz  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
29  sb_0_tYgtmR  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
30  sb_0_oXQ18g  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
31  sb_0_d5Tdcy  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
32  sb_0_Tf3W0f  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
33  sb_0_t3BNnt  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
34  sb_0_e4sSof  SimulationType.SINGLE_BEAD   SimulationStatus.NEW
35  sb_0_JEni7Z  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_YP0lZ0 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_IrEvuI 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_tlOh0A 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_Xtk5RT 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_oQN1hD 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_T3JJRp 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_U5bV6h 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_UqgUUL 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_rsNWbp 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_mK12qE 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_Xf0z8B 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_EQAN76 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_EZWtCR 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_eUZY6O 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_oK4op5 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_5llgTu 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_6fAlJu 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_IItEEk 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_3DAgip 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_f7bCgS 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_dCsKB4 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_eAIwK2 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_Y9zTub 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_dvwHaB 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_SYd4QR 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_8XwISQ 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_Kl7B0N 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_MxdyEO 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_KUEIKz 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_tYgtmR 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_oXQ18g 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_d5Tdcy 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_Tf3W0f 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_t3BNnt 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_e4sSof 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_JEni7Z 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_tlOh0A 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_Xtk5RT 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_oQN1hD 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_T3JJRp 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_U5bV6h 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_YP0lZ0 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_IrEvuI 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_tlOh0A 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_Xtk5RT 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_oQN1hD 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_vjyQ5w 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_RTiS10 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_utkXDb 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_RSdc19 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_hIDoVT 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_erinLs 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_fMyTym 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_aeRHg0 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_T41fir 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_5luRzL 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_sVV3k3 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_PxQXv0 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_0DLL7y 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_vKufEr 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_wsxrop 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_XvndeQ 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> 22.874122 35.255881 25.63829 None
52 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_eBYyHU 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> 20.437123 27.370752 21.630564 None
53 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_jys0WR 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> 18.685865 17.852518 18.512123 None
54 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_dXVWiZ 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> 25.31559 31.806867 37.308134 None
55 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_39jqqo 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> 24.677096 27.290785 32.867726 None
56 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_ThLZa6 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> 21.639551 26.295807 24.096176 None
57 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_lKcNkJ 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> 29.438006 35.104902 31.71154 None
58 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_H8E6Lx 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> 22.897668 30.526927 25.770285 None
59 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_kkBzD8 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> 23.836066 46.935892 30.466723 None
60 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_qBJ3TX 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> 41.948928 48.209159 65.113155 None
61 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_eFBUKu 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> 26.489615 38.375004 38.18124 None
62 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_G8vehx 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> 23.325031 29.86878 35.975407 None
63 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_QbBWq8 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> 41.339026 40.86725 49.100714 None
64 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_ec5r9Q 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> 37.013869 66.927797 50.767632 None
65 2 1 SimulationType.MICROSTRUCTURE micro_2_c09Kz5 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> 28.075508 44.28074 36.583064 None


Total running time of the script: (62 minutes 27.635 seconds)

Gallery generated by Sphinx-Gallery