3D打印機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書二

3D打印機(jī)試驗(yàn)指導(dǎo)書（二）

試驗(yàn)二SLS迅速原型試驗(yàn)-砂芯制作一、試驗(yàn)?zāi)康脑撛囼?yàn)使設(shè)備操作人員可以理解激光選區(qū)燒結(jié)迅速成型（SLS）技術(shù)的基本原理、基本措施和應(yīng)用，理解華科三維S320基本構(gòu)造，掌握此型號迅速成型系統(tǒng)的簡樸操作，對迅速原型砂芯制造措施有一定的理解。二、試驗(yàn)內(nèi)容理解SLS迅速制造砂芯的基本工藝及后續(xù)處理工藝。三、試驗(yàn)原理迅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(shí)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)，按特定的成形措施（LOM、SLS、FDM、SLA等）每次只加工一種截面，然后自動疊加一層成形材料，這一過程反復(fù)進(jìn)行直到所有的截面加工完畢生成三維實(shí)體原型。圖1為產(chǎn)品的迅速制造流程圖。SLS措施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(diǎn)一層層對集成三維實(shí)體的工藝措施。與其他迅速成形措施相比，SLS最突出的長處在于它所使用的成形材料十分廣泛。從理論上說，任何加熱后可以形成原子間粘結(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(jì)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模型的建立及數(shù)據(jù)處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。

產(chǎn)品試制實(shí)物反求工程（RE）評價(jià)、修改概念設(shè)計(jì)CAD3D模型迅速成型（RP）迅速制模（RT）模具CAD/CAE/CAM模具制造產(chǎn)品批量生產(chǎn)圖一產(chǎn)品的迅速制造流程圖SLS成形工作原理如圖2所示，重要由激光器、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(shí)，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，然后激光束通過調(diào)焦等校正后在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截面輪廓信息，對制件的實(shí)心部分進(jìn)行掃描燒結(jié)，使得粉末的溫度升至熔化點(diǎn)，粉末顆粒交界處熔化，粉末互相黏結(jié)，逐漸得到各層輪廓，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，一層成形完畢后，工作缸粉在電機(jī)的作用下，粉末面下降一種截面層的高度，供粉缸粉同樣在電機(jī)的作用下上升一種截面層的高度。為了使工作缸的粉末有很好效果的鋪粉，也可以使得供粉缸上升略不小于一種截面的高度，并在鋪粉滾的推進(jìn)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(jì)的三維工件，三維工件完畢后，未熔化的粉末可以被刷除，作為下次燒結(jié)的原料。圖2SLS成形工作原理四、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)措施試驗(yàn)設(shè)備：HKS320激光迅速成型機(jī)。重要由激光掃描系統(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）?！驹囼?yàn)措施】：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潔凈。將接料桶放置在接料口正下方。將加熱罩上面的粉塵清理潔凈。用脫脂棉沾無水酒精將機(jī)床的紅外保護(hù)鏡擦拭潔凈（每次燒結(jié)前）。用脫脂棉沾無水酒精將機(jī)床的激光窗口鏡擦洗潔凈（每次燒結(jié)前）。制冷器中的水箱與否水充足，若不夠則補(bǔ)充水進(jìn)去。配粉根據(jù)所需加工零件的材質(zhì)準(zhǔn)備好粉末材料。新的未開封覆膜砂無需放到篩分機(jī)過篩，燒結(jié)過的需要放到篩分機(jī)過篩（80目篩網(wǎng)）。開機(jī)操作啟動計(jì)算機(jī)按開機(jī)按鈕，其指示燈亮，運(yùn)行HUST3DP軟件系統(tǒng)，點(diǎn)擊工作缸上升按鈕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(diǎn)擊工作缸按鈕，使托盤上表面低于缸口5mm如下位置，點(diǎn)擊左右粉缸下降按鈕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，用棒槌或其他工具將粉末刮平并壓實(shí)（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置。磁盤或網(wǎng)絡(luò)將準(zhǔn)備加工的STL文獻(xiàn)調(diào)入計(jì)算機(jī)。圖形預(yù)處理HUST3DP軟件系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡(luò)或軟盤接受STL文獻(xiàn)。開機(jī)完畢后，通過菜單的【文獻(xiàn)】(詳細(xì)操作見第三部分)下拉菜單，讀取STL文獻(xiàn)，并顯示在屏幕實(shí)體視圖框中，假如零件模型顯示有錯誤，請退出HUST3DP軟件系統(tǒng)，用修正軟件自動修正，然后再讀入，直到系統(tǒng)不提醒有錯誤為止。通過“實(shí)體轉(zhuǎn)換”菜單，將實(shí)體模型進(jìn)行合適的旋轉(zhuǎn)，以選用理想的加工方位。加工方位確定后，運(yùn)用【文獻(xiàn)】下拉菜單的【保留】或【另存為】項(xiàng)存取該零件，以作為即將用于加工的數(shù)據(jù)模型。假如是【文獻(xiàn)】下拉菜單中的文獻(xiàn)列表中有的文獻(xiàn)，用鼠標(biāo)直接點(diǎn)擊該文獻(xiàn)即可。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(diǎn)擊【更新掃描參數(shù)及掃描方略】保留設(shè)置。根據(jù)材料的不一樣，一般狀況參數(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/s4000mm/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℃±2℃55℃±5℃選擇加熱強(qiáng)度設(shè)置區(qū)域，設(shè)置前輻射強(qiáng)度，后輻射強(qiáng)度，側(cè)輻射強(qiáng)度以及中輻射強(qiáng)度系數(shù)。點(diǎn)擊【更新強(qiáng)度系數(shù)】保留設(shè)置，一般為固定不動。選擇加工準(zhǔn)備區(qū)域，點(diǎn)擊【加工預(yù)估】項(xiàng)，即可進(jìn)行該零件的預(yù)估制造以及加工時(shí)間預(yù)估。點(diǎn)擊【加溫層識別】項(xiàng)，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(xiàng)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)行切片觀測設(shè)置【高度】【強(qiáng)加熱溫度】【激光功率】等參數(shù)，參數(shù)設(shè)置完畢后點(diǎn)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】（一般不變化它的初始值），勾上【自動停機(jī)】，點(diǎn)擊【修改加工參數(shù)】保留參數(shù)，點(diǎn)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。取出零件成形結(jié)束后，先切斷電源，再關(guān)閉程序，三維實(shí)體件完全冷卻后取出，用刷子和除塵系統(tǒng)將殘存粉末清除潔凈覆膜砂材料后處理14.1、制件在工作腔內(nèi)取出后放置于清件平臺上，遵照從上到下的原則使用毛刷將表面多出的材料清除，空腔構(gòu)造內(nèi)的使用洗塵設(shè)備小心清除潔凈。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構(gòu)造內(nèi)填充適量的玻璃微珠以防制件