選擇性激光燒結(jié)(SLS)尼龍3D打印技術的原理及具體工藝流程
導讀
SLS增材制造技術又被稱作快速制造技術,是20世紀80年代發(fā)展起來的新制造技術,集成了CAD、CAM、CNC,新材料技術以及激光技術等多種先進技術。增材制造技術是采用尼龍材料堆積疊加的方法制造三維實體的技術,相對于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術,是一種“自下而上”的新型材料成型方法?;诓煌姆诸愒瓌t和理解方式,增材制造技術還有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多種稱謂。
選擇性激光燒結(jié)(SLS)尼龍3D打印
SLS尼龍3D打印主要是通過尼龍粉末在激光掃描作用下被逐層燒結(jié)堆積而成型。一般其燒結(jié)尼龍粉末的激光器分為兩類:一類為燒結(jié)金屬粉末所用的激光器,如Nd:YAG激光器;另一類則為燒結(jié)非金屬的激光器,如射頻CO2激光器。
SLS尼龍3D打印具體工藝流程如下:
①首先利用CAD軟件設計零件的三維CAD模型;
②將建立好的模型保存為STL格式,導入計算機的切片軟件進行切片分層處理;生成激光掃描燒結(jié)路徑,由控制模塊控制打印機的光路掃描系統(tǒng)運動;
③當預熱溫度達到指定值時,激光對工作缸上鋪好的粉末進行掃描;
④完成一層截面信息后,工作缸下降一個層厚,鋪粉裝置移動并在燒結(jié)平面鋪上一個層厚,由計算機控制掃描系統(tǒng)進行再次燒結(jié);
⑤每一層燒結(jié)截面與上次燒結(jié)截面燒結(jié)固化在一起,經(jīng)過層層堆積,最后完成整個模型的打印。
依據(jù)SLS尼龍3D打印技術的成型原理,凡是用燒結(jié)加熱而使粉末粘接在一起的物體均能實現(xiàn)SLS打印,因此決定了SLS選材范圍十分廣泛,包括尼龍、聚苯乙烯等聚合物,鐵、鈦、合金等金屬,以及陶瓷,覆膜砂等。由于SLS技術并不完全熔化粉末,而僅是將其燒結(jié),因此制造速度快,成型效率高。由于未燒結(jié)的粉末可以對模型的空腔和懸臂部分起支撐作用,不必另外設計支撐結(jié)構(gòu)。
同時,由于SLS所用的材料差別較大,有時需要比較復雜的輔助工藝,如需要對原料進行長時間的預處理(如加熱),對成品表面進行粉末清理等。SLS成型金屬零件的原理是低熔點粉末粘結(jié)高熔點粉末,導致制件的孔隙度高,機械性能差,特別是延伸率很低,很少能夠直接應用于金屬功能零件的制造。
目前,中科深遠正在努力推動SLS增材制造技術的產(chǎn)業(yè)化應用。