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SLS技术基本原理与工艺过程

发布日期:2017-11-22

  

选择性激光烧结加工过程是采用铺粉棍将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度,控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描,使粉末的温度升至熔化点,进行烧结,并与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完成后,工作台下降一个层的厚度,铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末,进行新一层截面的烧结,直至完成整个模型。在成型过程中,未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部分起着支撑作用,不必像SLA工艺那样另行生成支撑工艺结构。SLS使用的激光器是二氧化碳激光器,使用的原料有蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、金属,以及一些发展中的材料等。当实体构建完成并在原型部分充分冷却后,粉末快速上升至初始位置,将其取出,放置在后处理工作台上,用刷子刷去表面粉末,露出加工件,其余残留的粉末可用压缩空气去除。

材料不同,具体的烧结工艺也有所不同。

(1)高分子粉末材料烧结工艺其过程分为前处理、粉层烧结叠加以及后处理三个阶段。前处理:此阶段主要完成模型的三维CAD造型,并经STL数据转换后输入到粉末激光烧结快速成型系统中。

粉层激光烧结叠加:在这个阶段,设备根据原型的结构特点,在设定的建造参数下,自动完成原型的逐层粉末烧结叠加过程。当所有叠层自动烧结叠加完成后,需要将原型在成型缸中缓慢冷却至40℃以下,取出原型并进行后处理。后处理:激光烧结后的PS原型件强度很弱,需要根据使用要求进行渗蜡或渗树脂等补强处理。

(2)金属零件间接烧结工艺该工艺的过程主要分为三个阶段:SLS原型件(绿件)的制作、粉末烧结件(褐件)的制作、金属熔渗后处理。SLS原型件的制作阶段过程为CAD模型——分层切片——激光烧结(SLS)——RP原型(绿件),此阶段的关键在于,如何选用合理的粉末配比和加工工艺参数实现原型件的制作。“褐件”制作阶段过程为二次烧结(800℃)——三次烧结(1080℃),此阶段的关键在于,烧失原型件中的有机杂质获得具有相对准确形状和强度的金属结构体。金属熔渗阶段过程为二次烧结(800℃)——三次烧结(1080℃)——金属熔渗——金属件。此阶段的关键在于,选用合适的熔渗材料及工艺,以获得较致密的金属零件。

(3)金属零件直接烧结工艺基于SLS工艺的金属零件直接制造工艺流程为:CAD模型——分层切片——激光烧结(SLS)——RP原型零件——金属件。