分层制造剖析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 10-18 到此 * * * * * 原理 采用铺粉辊将一层粉末平铺在已成型零件表面，并加热至低于该粉末烧结点的温度，控制系统控制激光束在粉层上扫描，使粉末熔化烧结,并与已成型的部分粘 结。当一层烧结完后，工作台下降一个层厚，又铺上粉末，进行新一层的烧结，直至完成整个原模。SLS使用的是CO2激光器，原料为蜡、聚碳酸酯、尼龙、金属及其他。 当实体构建完成并在原型部分充分冷却后，粉末会上升到初始位置，将其拿出并放置到一个空的工作台，用刷子刷去表面的粉末，露出加工部分，其余残留的粉末可用压缩空气除去。 视频！ 选择性激光粉末烧结成型工艺过程 1）材料：石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。 2）金属材料直接烧结成型是用激光的能源对金属粉末直接烧结，使其熔化，实现叠层堆积，其工艺流程为：CAD模型→分层切片→激光烧结→RP原型零件→金属件。其成型过程短，无需后处理，要有大功率激光器，保证直金属粉末直接熔化。烧结中激光参数选择、被烧结金属粉末材料熔凝过程控制是烧结成型的关键。 3）激光器的功率越高，能量密度越高，材料熔化越充分，粉末烧结后越不容易产生凹凸不平的烧结层面。功率过大产生过热而汽化，形成烧结飞溅现象。 选择性激光粉末烧结成型工艺过程 4）光斑直径越小，熔池的尺寸也就可以控制的越小，越溶液在烧结过程在形成致密、精细、均匀一致的微观组织，也可以得到精度较好的三维结构。但是光斑越小，预示这激光作用区内的能量密度提高，烧结飞溅现象将变得严重。 5）扫描间隔对层面质量和层间结合、烧结效率等有直接影响。合理的扫描间隔应保证烧结线间与层间有少许的重叠。 6）激光束前移，熔池的前半部分金属熔化，后半部分液态金属凝固。熔池内温度、熔体的流速和散热不同，凝固特征存在差别。激光功率不大时成为异质形核核心；而当激光功率大时能均质形核，形成等轴晶。 例：镍基F105合金：激光功率为900 W，光斑直径0.8 mm，扫描间隔0.6 mm，扫描速度1.2 m/min，粉层厚度0.1 mm。成型的零件组织严密，晶粒细，表面质量好。 选择性激光粉末烧结成型的优点 1）可加工的材料种类多。这种方法可采用加热时粘度降低的任何粉末材料，通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出任何造型。 2）制造工艺简单。可用多种材料，按采用的原料不同，可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构建或部件及工具。例如，制造概念原型，可按照最终产品模型的概念原理、熔模铸造原型及其他少量母模生产、直接制造金属注塑模等。 3）高精度。依赖于材料种类和粒径、产品的几何形状复杂程度，该工艺一般±0.05-2.5 mm的公差，当粉末粒径0.1 mm时，原型精度=±1%。 4）无需支撑。未烧结的粉末对工件的悬臂或薄壁等有支撑作用。 5）材料利用率高。由于不需要支撑、不需要基底、也不会出现废料，所以材料的利用率高，接近100%，而且SLS用的粉末价格普遍较低。 选择性激光粉末烧结成型的缺点 1）表面粗糙。SLS的原材料是粉末，过程是粉末烧结，所以原型表面质量较低。 2）烧结过程会发出异味。粉末材料在激光的加热下熔化，其中的高分子会发出一些异味。 3）辅助工艺复杂。SLS技术视所用的材料而异，有时需要比较复杂的辅助工艺，例如聚酰胺粉末的烧结，为了避免激光扫描烧结过程在材料因高温引起燃烧，必须引入阻燃气体；而为了使粉末材料可靠烧结，需要将工作空间和粉末等都加热到规定的温度；还有在烧结完去除粉末的过程中需要防止引起粉尘污染。 选择性激光粉末烧结成型的应用 直接制作快速模具 SLS工艺可以选择不同的材料粉末制造不同用途的模具，如烧结金属模具和陶瓷模具，用作注塑、压铸、挤塑等塑料成型模具及钣金成型模具。DTM公司将SLS烧结得到的模具，放在聚合物的溶液中浸泡一定的时间后，放入加热炉中加热蒸发聚合物，接着进行渗铜，出炉后打磨并嵌入模架内即可。 选择性激光粉末烧结成型的应用 复杂金属零件的快速无模铸造 将SLS激光快速成型技术与精密铸造工艺结合起来，特别适合具有复杂形状的金属功能零件整体制造。在新产品试制和零件单件生产中，不需要复杂工装和模具，可大大提高制造速度，并降低成本。 选择性激光粉末烧结成型的应用