3D打印機實驗指導書二

1、3D打印機實驗指導書（二）實驗二SLS快速原型實驗-砂芯制作一、實驗目的該實驗使設(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軸進行分層處理，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（LOMSLSFDMSLA等）每次只加工一個截面，然后自動疊加一層成形材料，這一過程反復進行直到所有的截面加工完畢生成

2、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)計和制造復雜的支撐系統(tǒng)，因此SLS的應用越來越廣泛。SLS是采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒

3、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真型的建立及數(shù)據(jù)處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。模具CAD/CAE/CAM模具制造產(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，按照截面輪廓信息，對制件的實心部分進行掃描燒結(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

4、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，進行下一層面的鋪粉和鋪平，然后激光束再次進行掃描燒結(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。2SLS成形工作原理四、實驗設(shè)備和實驗方法實驗設(shè)備：HKS320激光快速成型機。主要由激光掃描系統(tǒng)、振鏡系統(tǒng)、預熱裝置、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）

5、、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?. 準備工作?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，若不夠則補充水進去。2. 配粉?根據(jù)所需加工零件的材質(zhì)準備好粉末材料。?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，具指示燈亮，運行HUST3D啾件系統(tǒng)，點擊工作缸上升按

6、鈕t將工作臺面升至最上面位置，將制件托盤放在工作臺面上，點擊工作缸,J按鈕，使托盤上表面低于缸口5mmz下位置，點擊左右粉缸下降按鈕J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（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輾的左右移動，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)絡將準備加工的STL文件調(diào)入計算機。4. 圖形預處理HUST3DP軟件系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡或軟盤接收STL文件。開機完成后，通過菜單的【文件】（詳細操作見第三部分）下拉菜單，

7、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HUST3D瞅件系統(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，將實體模型進行適當?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，用鼠標直接點擊該文件即可。5. 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】

8、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/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90c±2C55c±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【更新強度系數(shù)】保存設(shè)置，一般為固定不動。?選擇加工準備區(qū)域，點擊【加工預估】項，即可進行該零件的預估制造以及加工時間預估。?點擊【加溫層識別】項，即可進行該零件的關(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

9、層列表里各層進行切片觀察設(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7.1 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。7.2 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)填充適量的玻璃微