3D打印應(yīng)用技術(shù)與創(chuàng)新-項(xiàng)目七-選擇性激光燒結(jié)工藝

項(xiàng)目七選擇性激光燒結(jié)工藝（SLS）翻轉(zhuǎn)課堂的起源翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂的對(duì)比選擇性激光燒結(jié)工藝的基本原理選擇性激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn)7.17.27.37.47.5

熔融沉積是采用絲狀材料作為加工物質(zhì)，成型設(shè)備主要由送絲構(gòu)、噴嘴、工作臺(tái)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)組成。噴頭裝置在計(jì)算機(jī)的控制下做X、Y方向的平面運(yùn)動(dòng)，而工作臺(tái)做Z方向的運(yùn)動(dòng)。絲狀熱塑性材料由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱至熔融態(tài)，然后被選擇性地涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成加工工件截面輪廓。當(dāng)一層成形完成后，工作臺(tái)下降一截面層的高度，噴頭再進(jìn)行下一層的涂覆，如此循環(huán)，最終形成三維實(shí)體。7.1選擇性激光燒結(jié)工藝的基本原理一、熔融沉積成型原理

7.1選擇性激光燒結(jié)工藝的基本原理

1.可采用多種材料。2.可直接制作金屬制品。3.無須支撐結(jié)構(gòu)。4.材料利用率高。7.2選擇性激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn)一、選擇性激光燒結(jié)工藝的優(yōu)點(diǎn)二、選擇性激光燒結(jié)工藝的缺點(diǎn)

1.表面粗糙。2.燒結(jié)過程揮發(fā)異味。3.有時(shí)需要比較復(fù)雜的輔助工藝。7.3選擇性激光燒結(jié)工藝流程選擇性激光燒結(jié)工藝使用的材料一般有石蠟、高分子材料、金屬、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料。以高分子材料為例，高分子粉末材料激光燒結(jié)快速成型制造工藝過程同樣分為前處理、分層燒結(jié)疊加以及后處理三個(gè)階段。7.3選擇性激光燒結(jié)工藝流程

前處理。前處理階段主要完成模型的三維CAD造型，并經(jīng)STL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后輸入到粉末激光燒結(jié)快速成型系統(tǒng)中。7.3選擇性激光燒結(jié)工藝流程

粉層激光燒結(jié)疊加。在疊層加工階段，設(shè)備根據(jù)原型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在設(shè)定的建造參數(shù)下，自動(dòng)完成原型的逐層粉末燒結(jié)疊加過程。與LOM和SLA工藝相比較而言，SLS工藝中成型區(qū)域溫度的控制是比較重要的。7.3選擇性激光燒結(jié)工藝流程

后處理。激光燒結(jié)后的PS原型件，強(qiáng)度很弱，需要根據(jù)使用要求進(jìn)行滲蠟或滲樹脂等補(bǔ)強(qiáng)處理。由于該原型用于熔模鑄造，所以進(jìn)行滲蠟處理。滲蠟后的該鑄件原型如圖所示。7.4選擇性激光燒結(jié)工藝的適用材料

一、聚合物粉末材料1.聚苯乙烯（PS）（1）聚苯乙烯為非結(jié)晶性材料，在選擇性激光燒結(jié)中成型精度較好。（2）無定型聚合物，沒有明顯熔點(diǎn)，適宜操作窗口寬。（3）吸濕率較小，在燒結(jié)前不需要經(jīng)干燥處理。（4）來源廣泛。（5）燒結(jié)溫度較低，不需加熱至較高溫度即可成型，節(jié)省了能源。7.4選擇性激光燒結(jié)工藝的適用材料

一、聚合物粉末材料2.聚碳酸酯（PC）3．尼龍（PA）（1）標(biāo)準(zhǔn)的DTM尼龍，耐熱性和耐腐蝕性較好。（2）DTM精細(xì)尼龍，表面粗糙度降低。（3）DTM醫(yī)用級(jí)的精細(xì)尼龍，在高溫高壓下五個(gè)循環(huán)蒸汽消毒。（4）原型復(fù)合材料，提高了耐熱性、耐腐蝕性和表面粗糙度，加工性能更加完善。7.4選擇性激光燒結(jié)工藝的適用材料4.ABS5.聚丙烯6.覆膜砂二、金屬粉末材料

1.單一成分金屬粉末2.多組元混合金屬粉末3.金屬和有機(jī)黏結(jié)劑的混合粉末7.4選擇性激光燒結(jié)工藝的適用材料三、陶瓷粉末材料

由于陶瓷粉末材料自身的燒結(jié)溫度極高的特性，同時(shí)在激光燒結(jié)過程中，在極短的時(shí)間內(nèi)幾乎不能實(shí)現(xiàn)粉末間的熔化粘接，因此只能通過混合于陶瓷顆粒中或覆膜于陶瓷顆粒之間的黏結(jié)劑熔化來實(shí)現(xiàn)陶瓷顆粒之間的連接。目前，研究的陶瓷粉末材料主要有四類：直接混合黏結(jié)劑的陶瓷粉末、表面覆膜的陶瓷粉末、表面改性的陶瓷粉末、樹脂砂。7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度影響SLS工藝成型質(zhì)量的因素7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度一、三維模型處理誤差

在三維模型進(jìn)行離散化的過程中會(huì)造成一些數(shù)據(jù)損失，導(dǎo)致模型誤差與切片誤差。模型誤差包括了模型造型誤差、STL文件近似擬合曲線造成的誤差。而切片誤差包括原理誤差、邊界描述不準(zhǔn)確造成的誤差、首層切片不當(dāng)造成的誤差。7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度二、機(jī)器誤差

成型設(shè)備造成的誤差主要來自于掃描系統(tǒng)的誤差：激光掃描引起誤差，激光的延時(shí)造成掃描滯后導(dǎo)致的誤差，光斑直徑對(duì)零件精度的誤差，振鏡掃描系統(tǒng)發(fā)生偏移導(dǎo)致在平面內(nèi)的誤差等等。7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度三、工藝參數(shù)不當(dāng)造成的誤差

在同一臺(tái)設(shè)備上針對(duì)同一成型材料采用不同的成型參數(shù)進(jìn)行粉末燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，其成形件的性能存在較大的差異。因此，國(guó)內(nèi)外許多的學(xué)者都將工藝參數(shù)的研究作為SLS工藝的一項(xiàng)重要工作。7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度三、工藝參數(shù)不當(dāng)造成的誤差

在同一臺(tái)設(shè)備上針對(duì)同一成型材料采用不同的成型參數(shù)進(jìn)行粉末燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，其成形件的性能存在較大的差異。因此，國(guó)內(nèi)外許多的學(xué)者都將工藝參數(shù)的研究作為SLS工藝的一項(xiàng)重要工作。7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度7.5選擇性激光燒結(jié)工藝精度四、燒結(jié)件后處理造成的誤差

由于原型件力學(xué)強(qiáng)度不高，在