3.4 典型零件SLM成形過程《增材制造技術(shù)》教學(xué)課件

3D打印認(rèn)知與實(shí)踐3.4典型零件SLM成形過程問題導(dǎo)入

使用桌面級的FDM設(shè)備我們可以在自己的辦公室里就快速得到一個塑料材質(zhì)三維實(shí)體零件，有沒有可能在未來的某一天，我們能在自己的辦公室里輕松得到一個復(fù)雜的金屬零件呢？

桌面級的金屬零件增材制造設(shè)備還在研發(fā)階段，目前我們還無法實(shí)現(xiàn)這個愿望，主要是因?yàn)榻饘俨牧系某尚我话阈枰蠊β始す馄?，為避免金屬在高溫環(huán)境下氧化還需要在密閉型腔中進(jìn)行，在成形過程中還需要不斷通入氮?dú)?、冷卻水等，因此設(shè)備的體積都比較大。另外，粉末材料容易懸浮在空氣中，吸入身體會影響身體健康，也可能導(dǎo)致自燃、爆炸等生產(chǎn)事故，因此粉末材料打印過程中需要進(jìn)行個人和環(huán)境的防護(hù)，對環(huán)境有較高的要求。

除了SLM方法，我們還可以使用什么增材制造工藝制造金屬零件？如何制造一臺桌面級的金屬增材制造設(shè)備？圖8SLM成形鈦合金航空發(fā)動機(jī)尾噴圖9SLM成形鋁合金支架尾噴一.典型零件SLM成形過程

金屬零件的SLM成形過程如下圖所示，下面以一個小型噴嘴為例介紹一下整個SLM成形工藝過程，使用設(shè)備為DMPFlex350，使用粉末材料為304L不銹鋼。圖1SLM成型過程工藝圖二.噴嘴SLM成形過程前處理原始噴嘴模型長86.6mm寬85.5mm高162.6mm，實(shí)際打印是將模型整體縮放50%。該模型最小璧厚為1mm，成形最大難點(diǎn)內(nèi)外為φ2mm/φ3mm雙層薄壁復(fù)雜管道，該零件傳統(tǒng)使用熔模鑄造加上焊接進(jìn)行生產(chǎn)，加工困難，加工工期長，生產(chǎn)效率緩慢。而采用slm成形工藝一次成形，減少了加工流程，提高了工作效率，縮短加工工期。圖2噴嘴模型將3D打印模型（penzui.stl）導(dǎo)入切片軟件3DXpert中，依次完成擺放、支撐添加、參數(shù)設(shè)置等功能，生成penzui.LMG文件，將該文件復(fù)制到DMPFlex350打印機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)零件的SLM成形。模型準(zhǔn)備工作由3DXpert軟件實(shí)現(xiàn)，該軟件包括“導(dǎo)入零件”、“定位零件”、“晶格填充”、“支撐設(shè)計”、“分配策略”、“排版布局”、“掃描路徑”、“CNC加工”七個模塊組成，正常情況下按順序就可完成零件的模型的前處理工作。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖33DXpert主界面1）模型導(dǎo)入在桌面找到3DXpert15.0后單擊鼠標(biāo)右鍵打開，然后以管理員身份運(yùn)行以打開3DXpert軟件。打開軟件過后會顯示操作畫面（如圖3）。然后順序點(diǎn)擊“新建3D項(xiàng)目”編輯項(xiàng)目名稱為“penzui”

，“編輯打印機(jī)”選擇DMPFlex350，設(shè)備進(jìn)入如圖4頁面，圖中棋盤狀區(qū)域?yàn)榇蛴C(jī)基板尺寸。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖43DXpert切片界面2)導(dǎo)入零件完成上一步操作后找到“增加3DP組件”選項(xiàng)，在文件夾中點(diǎn)擊已建模型penzui.stl，將小型噴嘴導(dǎo)入3DXpert軟件中，打印模型在基板上如圖5所示。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖5

導(dǎo)入模型3)調(diào)整模型選中模型后點(diǎn)擊“收縮率”，選擇整體縮放比例“1：0.5”；點(diǎn)擊“物體位置按鈕”，將模型沿Z軸抬升5毫米，使得零件與基板分離，為后續(xù)做底部添加支撐做準(zhǔn)備（如圖6）。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖6物體位置設(shè)置4)模型檢查修復(fù)點(diǎn)擊“3D打印分析工具”，點(diǎn)擊“打印前準(zhǔn)備”會出現(xiàn)打印可行性檢查畫面。點(diǎn)擊“檢查”命令可以檢查零件的可打印性,防止零件因出現(xiàn)破面從而導(dǎo)致打印失敗。如有模型問題，可以使用“修復(fù)”指令對零件進(jìn)行簡單修復(fù)，沒有問題就可以退出了。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖7

模型檢測5)支撐創(chuàng)建點(diǎn)擊“支撐管理器”會出現(xiàn)“創(chuàng)建區(qū)域”命令欄（如圖8）和“支撐管理”命令欄，“創(chuàng)建區(qū)域”可以調(diào)整懸垂和從垂直面偏移角度，“支撐管理”可以創(chuàng)建支撐。根據(jù)實(shí)際零件情況確定哪些部位需要添加零件，將不添加支撐的區(qū)域進(jìn)行框選刪除，保留添加支撐區(qū)域。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖8創(chuàng)建支撐參數(shù)設(shè)定圖9需要添加支撐區(qū)域6）支撐命令支撐參數(shù)可以更改內(nèi)外支撐圖案，加強(qiáng)外支撐厚度，以防止在打印過程中的變形，以及產(chǎn)生的應(yīng)力。經(jīng)過相應(yīng)參數(shù)的修改，外支撐壁厚，支撐圖案已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的變化，最后完成模型。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖10支撐參數(shù)設(shè)置7）打印參數(shù)此命令來定義零件或支撐的工藝參數(shù)。選中需要打印的零件，在打印件的左上角界面選擇它對應(yīng)的是成型零件模型的切片參數(shù)，零件成形參數(shù)如下：激光功率220W，激光掃描速度1100mm/s，單層成形厚度0.03mm，掃描間距0.01mm。支撐則是在添加支撐時會自動生產(chǎn)默認(rèn)支撐“WallSupport”以及“SolidwallSupport”。

如需更改打印速度和打印功率，將切片對象（的設(shè)置點(diǎn)開，找到激光參數(shù)，即可更改。打印設(shè)置起始角度，增量角度，激光參數(shù)修改。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖11打印參數(shù)8）計算掃描路徑打印參數(shù)設(shè)置完成后，保存退出，點(diǎn)擊確定，開始計算掃描路徑（如圖12）。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖12計算掃描路徑9）切片查看器打開切片查看器，檢查零件切片時有無問題，查看總層數(shù)，并在計算機(jī)上可以查看打印過程（如圖13）。二.噴嘴SLM成形過程前處理切片0%

切片10%

切片30%

切片80%圖13切片過程10）模型復(fù)制將零件切片完成后進(jìn)行復(fù)制就不用再次切片，選中需要復(fù)制的零件，進(jìn)行復(fù)制。打開物體位置，框選所有零件，把所有增量改為0（Z軸5），零件即在打印平臺正中心（如圖14）。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖14模型陣列11）打印估價打印估價，確認(rèn)打印耗時，需要耗材，已經(jīng)打印費(fèi)用，該零件打印預(yù)估需要44個小時28分鐘（如圖15）。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖15打印估價12）輸出零件確認(rèn)無誤后就可輸出切片數(shù)據(jù)，輸出的切片數(shù)據(jù)后綴名必須帶有LMG格式，該格式是3D激光打印機(jī)DMPFlex350的專屬格式（如圖16）。二.噴嘴SLM成形過程前處理圖16輸出