第四章 选择性激光烧结SLS
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选择性激光烧结原理
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)是一种常用于快速成型的增材制造技术,它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结,是一种非常重要的制造技术。
本文将对选择性激光烧结的原理进行详细介绍,包括激光烧结的基本过程、原理及其应用。
激光烧结的基本过程是将一层薄薄的粉末材料铺在工作台上,然后利用激光束逐层扫描并照射在粉末层上,粉末被局部熔化并与下一层粉末烧结在一起,从而形成一个完整的三维物体。
这个过程需要精确控制激光束的位置和功率,以确保粉末能够被正确烧结,同时又不会造成过度烧结或烧结不足的情况。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料,并且在瞬间冷却后形成固态结构。
激光束的能量密度和照射时间是影响烧结质量的关键参数,需要根据材料的特性和所需的物体结构来进行合理的选择。
此外,粉末材料的颗粒大小和分布也会对烧结质量产生影响,因此需要在制备粉末材料时进行精确的控制。
选择性激光烧结技术在实际应用中具有广泛的用途,特别是在制造复杂形状和小批量产品时具有独特的优势。
例如,在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域,激光烧结技术都得到了广泛的应用。
由于激光烧结技术可以直接从数字模型中制造出实物,因此在定制化产品的制造中具有很大的潜力。
总的来说,选择性激光烧结技术是一种非常重要的增材制造技术,它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料,并且在瞬间冷却后形成固态结构。
这种技术在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域具有广泛的应用前景,是一种非常有前景的制造技术。
摘要选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)是一种快速成型工艺。
此技术有独特的优点高分子粉末是目前应用较多的SLS粉料,用高分子粉料制作功能件和代替传统的蜡模应用于精密熔模铸造技术是SLS技术的一个重要的发展方向。
通过查阅文献等方法,详细的介绍和分析了目前发展应用比较成熟的快速成型工艺,以及它们在各领域上的应用和它们的工艺流程。
本文用选择性激光烧结的正交试验对SLS制件平面尺寸和高度尺寸误差进行了详细的测量和理论分析,以及激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度等成型工艺参数对铸件收缩率的影响。
通过实验数据和理论数据的相结合,以及图表的分析,在查阅一些文献的情况下,得出一个相对准确、科学的结论。
关键词:选择性激光烧结;成型工艺参数;快速成型;SLS高分子粉料AbstractSelective laser sintering(Selective laser sintering, SLS)is a rapid prototyping process. This technology has unique advantages polymer powder is used more SLS powder, with a polymer powder produced functional parts and replace the traditional wax used in precision investment casting technology is the SLS technology is an important direction of development. Through literature and other methods, a detailed description and analysis of the current development and application of rapid prototyping technology is relatively mature, and their applications in various fields and their processWith the development of rapid prototyping technology now, its future use in the field of materials has made a more detailed analysis. SLS rapid prototyping technology development, research prospects and their specific research discussion.Keywords: Selective laser sintering; molding process parameters; rapid prototyping; SLS polymer powder。
SLS(选择性激光烧结)选择性激光烧结的特点发明于1989年;比SLA要结实的多,通常可以用来制作结构功能件;激光束选择性地熔合粉末材料:尼龙、弹性体、未来还有金属;优于SLA的地方:材料多样且性能接近普通工程塑料材料;无碾压步骤因此Z向的精度不容易保证好;工艺简单,不需要碾压和掩模步骤;使用热塑性塑料材料可以制作活动铰链之类的零件;成型件表面多粉多孔,使用密封剂可以改善并强化零件;使用刷或吹的方法可以轻易地除去原型件上未烧结的粉末材料。
选择性激光烧结选择性激光烧结(SLS)于1989年被发明。
材料特性比光固化成型(SLA)工艺材料优越。
多种材料可选而且这些材料接近热塑性塑料材料特性,如PC,尼龙或者添加玻纤的尼龙。
如图所示,SLS机器包括两个粉仓,位于工作台两边。
水平辊将粉末从一个粉仓,穿过工作区间推到另一个粉仓。
之后激光束逐步描绘整个层。
工作台下降一个层高的厚度,水平辊从相反方向移回。
如此往复直到整个零件烧结完毕。
选择性激光烧结快速自动成型(SLS—Rapid Prototyping)技术是先进制造技术的重要组成部分,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代技术成果。
与传统制造方法不同,快速成型制造从零件的CAD模型出发,通过软件分层和数控成型系统,用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。
即将复杂的三维制造转化成一系列的二维制造的叠加,因而可以在不用模具和传统刀具的条件下生成几乎任意形状的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。
虽然由于成型材料的不同,成型件的强度和精度较低,很难直接作为最终零件或模具使用,但可以作为样件或模具的母模使用。
当然直接制造模具的快速成型设备也有了初步的发展,本文重点讲述的是快速成型制造模具母模的技术。
快速成型制模技术可以大大降低制模的成本,缩短模具的制造周期,增强产品的市场竞争力。
目前该技术已经广泛应用于航空航天、汽车摩托车、科学研究、医疗、家电等领域。
SLS选择性激光烧结的应用原理1. 简介选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)是一种采用激光束将粉末材料逐层烧结而形成三维实体的增材制造技术。
它通过粉末材料的层层烧结,实现了高精度、高质量的构件制造。
在各个行业中,SLS技术被广泛应用于快速原型制作、定制制造、功能性部件制造等领域。
2. SLS工艺原理SLS工艺的基本原理是利用激光束烧结粉末材料,逐层形成所需的构件。
其主要步骤包括前处理、扫描加工和后处理。
2.1 前处理在SLS前处理阶段,首先确定待制造的构件的CAD模型,并对模型进行切片处理。
切片处理将CAD模型分割为一系列水平的薄层,每个薄层的厚度由材料和制造参数决定。
2.2 扫描加工在扫描加工阶段,激光束根据切片数据逐层扫描烧结粉末。
激光束通过镜子反射,精确地瞄准粉末层,并将粉末加热到临界温度以上,使其颗粒间发生烧结,实现层层叠加。
2.3 后处理SLS后处理阶段主要包括去除未烧结的粉末、清洁构件和表面处理。
去除未烧结粉末可以通过吹扫、振动或机械剥离等方法实现。
清洁构件可以采用化学溶解、超声波清洗等方式。
表面处理可以通过打磨、喷涂等方式来增加构件的光滑度和美观度。
3. SLS的应用领域SLS技术具有广泛的应用领域,以下列举了其中几个常见的应用领域:3.1 快速原型制作SLS技术在快速原型制作领域具有重要的应用价值。
通过SLS技术,可以快速制作出准确的原型,用于产品设计验证、展示等方面。
与传统制造方法相比,SLS 技术具有更高的制造速度和更灵活的形状设计。
3.2 定制制造SLS技术可以根据个体的需求和特定要求进行制造,因此在定制化制造方面具有突出的优势。
例如,医疗行业中可以使用SLS技术制造个体化的假肢和义肢,为患者提供更加贴合的解决方案。
3.3 功能性部件制造SLS技术可以制造出具有复杂形状和内部结构的功能性部件。
这些部件可以具备特定的物理性能和化学性能,用于各种应用,如航空航天、汽车、电子等领域。
选择性激光烧结原理选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)是一种先进的增材制造技术,它通过激光束将粉末材料逐层烧结成三维实体。
这种技术在快速成型、快速原型制造和定制化生产领域有着广泛的应用。
本文将介绍选择性激光烧结的原理及其工作过程。
首先,选择性激光烧结的原理是基于激光束的热作用和粉末材料的烧结特性。
在SLS过程中,激光束被控制在粉末层的特定区域内,粉末吸收激光能量后升温到熔点以上,然后迅速冷却成型。
这一过程使得粉末颗粒之间发生结合,逐渐形成了所需的零件结构。
其次,SLS的工作过程包括几个关键步骤,首先是床上铺设一层粉末材料,然后激光束根据零件的截面轮廓在粉末层上进行扫描,粉末被烧结成固体层,接着床上降下一层新的粉末,重复上述步骤直到零件成型。
最后,成型完成后,需要进行后处理工艺,包括去除未烧结的粉末、表面处理和热处理等。
选择性激光烧结技术的特点是可以处理多种类型的粉末材料,包括聚合物、金属和陶瓷等。
这使得SLS技术在制造复杂结构和多材料组合的零件时具有独特的优势。
同时,SLS还可以实现无需支撑结构的建造,因为粉末材料在烧结时可以相互支撑,从而可以制造出更为复杂的几何形状。
除此之外,选择性激光烧结技术还具有高度的自动化程度和制造效率。
由于激光束的控制和粉末层的铺设均由计算机程序控制,因此可以实现高度复杂的结构和精确度要求。
同时,SLS技术可以同时制造多个零件,提高了制造效率。
总的来说,选择性激光烧结技术是一种高效、灵活和精密的制造方法,具有广泛的应用前景。
随着材料科学和激光技术的不断发展,SLS技术将在制造业中扮演越来越重要的角色,为产品设计和制造带来新的可能性。
选择性激光烧结(SLS-Selected Laser Sintering)一、概念在工作台上均匀铺上一层很薄(100μ-200μ)的粉末在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结,一层完成后再进行下一层烧结。
全部烧结后去掉多余的粉末,再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉,用金属粉或陶瓷粉进行粘结或烧结的工艺还正在实验阶段。
工艺原理:借助精确引导的激光束使材料粉末烧结或熔融后凝固成形三维原型或制件。
信息过程:离散处理。
物理过程:叠加成型。
系统组成:主机、控制系统和冷却器三部分计算机控制系统:计算机、软件、传感检测单元和驱动单元组成上位机主要完成CAD数据处理和总体控制任务:1、从CAD模型生成符合快速成型工艺特点的数控代码信息; 2、将获得的数控代码信息传给子机; 3、对成型情况进行监控并接受运动参数的反馈。
必要时通过子机对快速成型设备的运动状态进行干涉; 4、实现人机交互,提供真实感的原型三维CAD模型显示和运动轨迹实时显示;5、提供可选加工参数询问,满足不同材料和加工工艺的要求;应用软件的功能:1、切片模块 2、数据处理 3、工艺规划 4、安全监控工艺步骤:1、金属粉末的烧结:单金属粉末、金属混合物、金属粉末加有机粉末烧结方法也分为三种2、陶瓷粉末的烧结:在粉末中加入粘结剂。
AL2O3和SiC 3、塑料粉末的烧结:一次烧结成型烧结件的后处理:高温烧结、热等静压、浸渍特点:可采用多种材料、制造工艺比较简单、高精度、成本较低原材料:塑料、蜡、陶瓷、金属、其它复合物的粉体。
适用范围:适合中、小件。
缺点:结构疏松、多孔、表面质量不高。
SLS成型的主要特点:1)可直接制造各种高分子材料功能件,用作结构验证和功能测试,可直接装配样机。
2)可用的粉末材料多样化,不同材料制件又的物理性能可满足不同的需要。
3)制件可直接用作精密铸造用蜡模、砂型、型芯。
4)无需支撑,材料利用率高。