D打印機實驗指導(dǎo)書二

1、3D打印機實驗指導(dǎo)書（二）實驗二SLS快速原型實驗-砂芯制作一、實驗?zāi)康脑搶嶒炇乖O(shè)備操作人員能夠了解激光選區(qū)燒結(jié)快速成型 （SLS技術(shù)的基本 原理、基本方法和應(yīng)用，了解華科三維S320基本結(jié)構(gòu)，掌握此型號快速成型系 統(tǒng)的簡單操作，對快速原型砂芯制造方法有一定的了解。二、實驗內(nèi)容了解SLS快速制造砂芯的基本工藝及后續(xù)處理工藝。三、實驗原理快速原型制造是一種離散/堆積的加工技術(shù)，其基本過程是首先將零件的三 維實體沿某一坐標(biāo)軸進(jìn)行分層處理，得到每層截面的一系列二維截面數(shù)據(jù)，按 特定的成形方法（LOM SLS FDM SLA等）每次只加工一個截面，然后自動疊 加一層成形材料，這一過程反復(fù)進(jìn)行直到所有的

2、截面加工完畢生成三維實體原 型。圖1為產(chǎn)品的快速制造流程圖。SLS方法采用二氧化碳激光器對粉末材料 （塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、）進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一種由離散點一層層 對集成三維實體的工藝方法。與其它快速成形方法相比，SLS最突出的優(yōu)點在于它所使用的成形材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘 結(jié)的粉末材料都可以作為SLS的成形材料。目前，可成功進(jìn)行SLS成形加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末 和它們的復(fù)合粉末材料。由于 SLS成形材料品種多、用料節(jié)省、成形件性能分 布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設(shè)計和制造復(fù)雜的支撐系統(tǒng)，因此 SLS的 應(yīng)用越來越廣泛。SLS是采用激

3、光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成形的固化層層層 疊加生成所需形狀的零件。其整個工藝過程包括 CAD莫型的建立及數(shù)據(jù)處理、 鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。產(chǎn)品試制卜評價、修改概念設(shè)計卜”CAD 3D 模莫型快速成型（RP）實物反求工程（RE）模具制造1快速制模（RT）模具 CAD/CAE/CAM產(chǎn)品批量生產(chǎn)圖一產(chǎn)品的快速制造流程圖SLS成形工作原理如圖2所示，主要由激光器、振鏡系統(tǒng)、工作臺、加熱 罩，供粉缸、工作缸、鋪粉棍構(gòu)成。成形時，先在工作缸中鋪一定厚度的粉末 材料成為第一層的燒結(jié)原材料和起到支撐到作用，首先加熱粉末材料到一定的 溫度，然后激光束經(jīng)過調(diào)焦等校正后在計算機的控制下，按照截面輪廓

4、信息， 對制件的實心部分進(jìn)行掃描燒結(jié)，使得粉末的溫度升至熔化點，粉末顆粒交界 處熔化，粉末相互黏結(jié)，逐步得到各層輪廓，非燒結(jié)的粉末仍呈松散狀，作為 工件和下一成形面的支撐，并起到一定的散熱作用，一層成形完成后，工作缸 粉在電機的作用下，粉末面下降一個截面層的高度，供粉缸粉同樣在電機的作 用下上升一個截面層的高度。為了使工作缸的粉末有較好效果的鋪粉，也可以 使得供粉缸上升略大于一個截面的高度，并在鋪粉滾的推動下，進(jìn)行下一層面 的鋪粉和鋪平，然后激光束再次進(jìn)行掃描燒結(jié)，如此循環(huán)，最終形成我們所設(shè) 計的三維工件，三維工件完成后，未熔化的粉末可以被刷除，作為下次燒結(jié)的 原料。圖2 SLS成形工作原理四

5、、實驗設(shè)備和實驗方法實驗設(shè)備：HK S320激光快速成型機。主要由激光掃描系統(tǒng)、振鏡系統(tǒng)、 預(yù)熱裝置、自動控制系統(tǒng)（鋪粉和升降供料缸和工作缸）、前臺操作系統(tǒng)（加工 程序、參數(shù)設(shè)置等）、其他輔助系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)、密封、集粉、照明等）?！緦嶒灧椒ā浚?1.準(zhǔn)備工作?吸塵器清除工作臺面及加熱輥上粉塵?將平移鋼帶槽里的粉塵清潔干凈。?將接料桶放置在接料口正下方。?將加熱罩上面的粉塵清理干凈。?用脫脂棉沾無水酒精將機床的紅外保護(hù)鏡擦拭干凈（每次燒結(jié)前）?用脫脂棉沾無水酒精將機床的激光窗口鏡擦洗干凈（每次燒結(jié)前）?制冷器中的水箱是否水充足，若不夠則補充水進(jìn)去。2. 配粉?根據(jù)所需加工零件的材質(zhì)準(zhǔn)備好粉末材料

6、。?新的未開封覆膜砂無需放到篩分機過篩，燒結(jié)過的需要放到篩分機過 篩（80目篩網(wǎng)）。3. 開機操作?啟動計算機?按開機按鈕，其指示燈亮，運行 HUST 3DP軟件系統(tǒng)，點擊工作缸上升將工作臺面升至最上面位置，將制件托盤放在工作臺面上，點擊工按鈕作缸I按鈕，使托盤上表面低于缸口 5mm以下位置，點擊左右粉缸下降按鈕用棒將左右粉缸降到粉缸最下面位置。用勺子將配好的粉末盛入供粉缸, 槌或其他工具將粉末刮平并壓實（此操作過程請配帶防塵面具）?手動鋪粉用控制臺面板中送粉桶送粉和鋪粉輥的左右移動，配合使用 來將工作臺面的粉末材料鋪均勻，左右粉桶每次送粉高度不能超過1mm以免粉末溢出。?將加熱罩移動至合適位

7、置。?磁盤或網(wǎng)絡(luò)將準(zhǔn)備加工的STL文件調(diào)入計算機。4. 圖形預(yù)處理HUST3DP軟件系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡(luò)或軟盤接收 STL文件。開機完成后，通過菜 單的【文件】（詳細(xì)操作見第三部分）下拉菜單，讀取STL文件，并顯示在屏幕 實體視圖框中，如果零件模型顯示有錯誤，請退出HUST 3DP軟件系統(tǒng)，用修正軟件自動修正，然后再讀入，直到系統(tǒng)不提示有錯誤為止。通過“實體轉(zhuǎn)換” 菜單，將實體模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)，以選取理想的加工方位。加工方位確定后， 利用【文件】下拉菜單的【保存】或【另存為】項存取該零件，以作為即將用 于加工的數(shù)據(jù)模型。如果是【文件】下拉菜單中的文件列表中有的文件，用鼠 標(biāo)直接點擊該文件即可。5.

8、 零件制作?選擇軟件界面右下角參數(shù)設(shè)置區(qū)域，設(shè)置系統(tǒng)的零件制作參數(shù)：設(shè)置 分層厚度，填充間距，填充速度，填充功率，輪廓速度，輪廓功率，填充偏置， 輪廓次數(shù)，掃描方式，設(shè)置完后點擊【更新掃描參數(shù)及掃描策略】保存設(shè)置。 根據(jù)材料的不同，一般情況參數(shù)固定不動，無需更改。成型材料推薦的參數(shù)設(shè)置PS粉末覆膜砂掃描速度4000mm/s4000 mm/s激光功率20w45w掃描間距0.2mm0.15mm單層厚度0.2mm0.25mm工作溫度90°C± 2°C55C± 5C? 選擇加熱強度設(shè)置區(qū)域，設(shè)置前輻射強度，后輻射強度，側(cè)輻射強度 以及中輻射強度系數(shù)。點擊【更新強

9、度系數(shù)】保存設(shè)置，一般為固定不動。? 選擇加工準(zhǔn)備區(qū)域，點擊【加工預(yù)估】項，即可進(jìn)行該零件的預(yù)估制 造以及加工時間預(yù)估。? 點擊【加溫層識別】項，即可進(jìn)行該零件的關(guān)鍵層自動識別，選擇【刪 除關(guān)鍵層】項對關(guān)鍵層列表清理，去掉不必要的關(guān)鍵層，然后對加溫層列表里 各層進(jìn)行切片觀察設(shè)置【高度】 【強加熱溫度】【激光功率】等參數(shù)，參數(shù)設(shè)置 完畢后點擊【刷新】。? 選擇加工區(qū)域，設(shè)置【工作溫度】 ，設(shè)置好【加工范圍】 （一般不改變 它的初始值），勾上【自動停機】，點擊【修改加工參數(shù)】保存參數(shù)，點擊【加 工】按鈕開始自動制造，關(guān)上門，零件做完，系統(tǒng)自動停止工作。6. 取出零件成形結(jié)束后，先切斷電源，再關(guān)閉程序， 三維實體件完全冷卻后取出，用 刷子和除塵系統(tǒng)將殘余粉末清除干凈7. 覆膜砂材料后處理14.1 、制件在工作腔內(nèi)取出后放置于清件平臺上， 遵循從上到下的原則使用 毛刷將表面多余的材料清除，空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)的使用洗塵設(shè)備小心清除干凈。14.2 、將制件連同拖板一起平穩(wěn)放置在烘烤盒內(nèi)， 并在懸出位置及空腔結(jié)構(gòu) 內(nèi)填充適