文档介绍：3D打印机实验指导书(二)
实验二 SLS快速原型实验-砂芯制作
一、实验目的
该实验使设备操作人员能够了解激光选区烧结快速成型(SLS)技术的基本原理、基本方法和应用,了解华科三维S320基本结构,掌握此型号快速成型系统的简单操作,对快速原型砂芯制造方法有一定的了解。
二、实验内容
了解SLS快速制造砂芯的基本工艺及后续处理工艺。
三、实验原理
快速原型制造是一种离散/堆积的加工技术,其基本过程是首先将零件的三维实体沿某一坐标轴进行分层处理,得到每层截面的一系列二维截面数据,按特定的成形方法(LOM、SLS、FDM、SLA等)每次只加工一个截面,然后自动叠加一层成形材料,这一过程反复进行直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型。图1为产品的快速制造流程图。SLS方法采用二氧化碳激光器对粉末材料(塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层对集成三维实体的工艺方法。与其它快速成形方法相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成形材料十分广泛。从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成形材料。
目前,可成功进行SLS成形加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成形材料品种多、用料节省、成形件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,因此 SLS的应用越来越广泛。
SLS是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成形的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。
产品试制
实物反求工程(RE)
评价、修改
概念设计 CAD 3D 模型快速成型(RP) 快速制模(RT)
模具 CAD/CAE/CAM 模具制造
产品批量生产
图一产品的快速制造流程图
SLS成形工作原理如图2所示,主要由激光器、振镜系统、工作台、加热罩,供粉缸、工作缸、铺粉棍构成。成形时,先在工作缸中铺一定厚度的粉末材料成为第一层的烧结原材料和起到支撑到作用,首先加热粉末材料到一定的温度,然后激光束经过调焦等校正后在计算机的控制下,按照截面轮廓信息,对制件的实心部分进行扫描烧结,使得粉末的温度升至熔化点,粉末颗粒交界处熔化,粉末相互黏结,逐步得到各层轮廓,非烧结的粉末仍呈松散状,作为工件和下一成形面的支撑,并起到一定的散热作用,一层成形完成后,工作缸粉在电机的作用下,粉末面下降一个截面层的高度,供粉缸粉同样在电机的作用下上升一个截面层的高度。为了使工作缸的粉末有较好效果的铺粉,也可以使得供粉缸上升略大于一个截面的高度,并在铺粉滚的推动下,进行下一层面的铺粉和铺平,然后激光束再次进行扫描烧结,如此循环,最终形成我们所设计的三维工件,三维工件完成后,未熔化的粉末可以被刷除,作为下次烧结的原料。
图2 SLS成形工作原理
四、实验设备和实验方法
实验设备:HK S320 激光快速成型机。主要由激光扫描系统、振镜系统、预热装置、自动控制系统(铺粉和升降供料缸和工作缸)、前台操作系统(加工程序、参数设置等)、其他辅助系统(冷却系统、密封、集粉、照明等)。
【实验方法】:
准备工作
吸尘器清除工作台面及加热辊上粉尘。
将平移钢带槽里的粉尘清洁干净。
将接料桶放置在接料口正下方。
将加热