SLS工藝常用的金屬粉末材料包含哪幾種類型?(sls工藝粉末粒度)
SLS工藝常用的金屬粉末材料包含哪幾種類型?
1、SLS工藝采用激光選擇性地逐層燒結(jié)固體粉末,層層疊加得到所需要的零件。萊垍頭條
SLS工藝使用的是紅外激光束(如CO2激 光器),材料由液態(tài)光敏樹脂變成了塑料、蠟、陶瓷、金屬及其復(fù)合物的粉末。垍頭條萊
與其它3D打印方法相比,SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:萊垍頭條
1、成型材料十分廣泛。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的成型材料;垍頭條萊
2、可以打印任何復(fù)雜結(jié)構(gòu),包括鏤空結(jié)構(gòu),空心結(jié)構(gòu)等。萊垍頭條
3、材料利用率高,未燒結(jié)的粉末可 重復(fù)使用,材料浪費(fèi)少;萊垍頭條
4、無須支撐結(jié)構(gòu),松散粉末起到支撐作用,降低打印前期模型處理難度;萊垍頭條
5、SLS工藝可加工具有良好力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)塑料;萊垍頭條
6、可加 工材料種類持續(xù)增加,在小批量生產(chǎn)中價格優(yōu)勢明顯。SLS工藝幾乎可以應(yīng)用于各行各業(yè)中,不僅是在研發(fā)設(shè)計階段的概念驗(yàn)證,同樣適用于功能性手板的制作,終端零部件的生產(chǎn),以及直接或間接地利用于各種快速鑄造。 2、PA聚酰胺屬于工程塑料,有PA6、PA66、PA610、PA410、PA1010、PA1212、PA1012、PA11、PA12,在SLS工藝有限的幾種材料中,PA粉末材料由于良好的綜合性能,在SLS打印工藝中成為工業(yè)3D打印領(lǐng)域應(yīng)用最廣的材料。萊垍頭條
sls工藝粉末粒度
tpu溶液的常溫常壓溶解度為≤0.01%。
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠。主要分為聚酯型和聚醚型,它硬度范圍寬(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,彈性好,在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,無鹵阻燃TPU還可以代替軟質(zhì)PVC以滿足越來越多領(lǐng)域的環(huán)保要求。
sls工藝的材料是粉末狀材料
SLS整個工藝主要分為以下三個階段:
1、初期燒結(jié)頸形成階段。
通過形核、長大等原子遷移過程,粉末顆粒間的原始接觸點(diǎn)形成燒結(jié)頸,燒結(jié)體的強(qiáng)度有明顯增加,但顆粒外形基本未變。
2、中間燒結(jié)頸長大階段。
原子向顆粒黏接面大量遷移時燒結(jié)頸擴(kuò)大,顆粒間距縮小,孔隙的結(jié)構(gòu)變得光滑,形成連續(xù)的孑L隙網(wǎng)絡(luò)。這階段可以用燒結(jié)體的致密化和晶粒長大表征。在粉末燒結(jié)的致密化過程中,體積擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散起主導(dǎo)作用。
3、最后燒結(jié)階段。
燒結(jié)是借助于體積擴(kuò)散機(jī)制將孑L隙孤立、球化及收縮。SLS燒結(jié)用的激光器多為C02激光器。C02激光器可以以連續(xù)和脈沖兩種方式運(yùn)行,當(dāng)重復(fù)率很高時,輸出為準(zhǔn)連續(xù)激光。激光燒結(jié)工藝屬于無壓燒結(jié),即在真空狀態(tài)下,將粉末材料置于激光燒結(jié)成型機(jī)中,將其預(yù)熱到一定溫度,然后用激光掃描燒結(jié)成型。
哪種形狀的金屬粉末最適合SLM技術(shù)
slm是金屬材料增材制造中的一種主要技術(shù)途徑。該技術(shù)選用激光作為能量源,按照三維CAD 切片模型中規(guī)劃好的路徑在金屬粉末床層進(jìn)行逐層掃描,掃描過的金屬粉末通過熔化、凝固從而達(dá)到冶金結(jié)合的效果,最終獲得模型所設(shè)計的金屬零件。
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sls技術(shù)最重要的是使用領(lǐng)域是非金屬材料成型
1、現(xiàn)在3D打印的主要工藝有:FDM、SLS、SLA、SLM、polyjet、3DP、DLP等主要的七大類工藝。
2、材料按照物理狀態(tài)分,可將3D打印材料分為:①液態(tài)材料,SLA,光敏樹脂;②固態(tài)粉末,SLS,包括非金屬(蠟粉、塑料粉、覆膜陶瓷粉、覆膜砂等),金屬粉(覆膜金屬粉);③固態(tài)絲菜,F(xiàn)DM,包括蠟絲、ABS絲、金屬絲等。
sls工藝采用的材料是
1、FDM:熔融沉積快速成型,關(guān)鍵材料ABS和PLA。
熔融擠出成型(FDM)工藝的材料通常是熱塑性材料,如蠟、ABS、PC、尼龍等,以絲狀送料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面線條和填充軌跡運(yùn)動,并且將熔化的材料擠出,材料快速固化,并與周邊的材料粘合。每一個層片都是在上一層上沉積而成,上一層對當(dāng)前層具有定位和支撐的功效。
2、SLA:光固化成型,關(guān)鍵材料光敏樹脂。
光固化成形是最開始出現(xiàn)的快速成形工藝。其原理是根據(jù)液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這類液態(tài)材料在相應(yīng)波長(x=325nm)和強(qiáng)度(w=30mw)的紫外光的直射下會快速發(fā)生光聚合反應(yīng),分子量大幅度增加,材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)。
光固化成型是目前探討得最多的方式,也是技術(shù)上極其成熟的方式。通常層厚在0.1到0.15mm,成形的零件精度較高。
3、3DP:三維粉末粘合,關(guān)鍵材料粉末材料,如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末。
三維印刷(3DP)工藝是美國麻省理工學(xué)院EmanualSachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申請了3DP(Three-DimensionalPrinting)專利,該專利是非成形材料微滴噴射成形范疇的關(guān)鍵專利之一。3DP工藝與SLS工藝類似,選用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金屬粉末。
4、SLS:選擇性激光煅燒,關(guān)鍵材料粉末材料。
SLS工藝又稱之為選擇性激光煅燒,由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。SLS工藝是運(yùn)用粉末狀材料成形的。
將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表層,并刮平;用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面;材料粉末在高強(qiáng)度的激光直射下被煅燒在一塊,獲得零件的截面,并與下邊已成形的部分粘合;當(dāng)一層截面煅燒完后,鋪上新的一層材料粉末,選擇地煅燒下層截面。
5、LOM:分成實(shí)體制造,關(guān)鍵材料紙、金屬膜、塑料薄膜。
LOM工藝稱之為分層實(shí)體制造,由美國Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功。該公司已推行LOM-1050和LOM-2030兩種型號成形機(jī)。LOM工藝選用薄片材料,如紙、塑料薄膜等。片材表層事前涂覆上一層熱熔膠。
6、PCM:無模鑄型制造技術(shù)
無模鑄型制造技術(shù)(PCM,Patternless Casting Manufacturing)是由清華大學(xué)激光快速成形中心開發(fā)研制。該將快速成形技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的樹脂砂鑄造工藝中來。首先從零件CAD模型得到鑄型CAD模型。由鑄型CAD模型的STL文件分層,得到截面輪廓信息,再以層面信息產(chǎn)生控制信息。
sls工藝是利用金屬
步驟流程:
在開始加工之前,先將充有氮?dú)獾墓ぷ魇疑郎?,并保持在粉末的熔點(diǎn)一下。
成型時,送料筒上升,鋪粉滾筒移動,先在工作平臺上鋪一層粉末材料,然后激光束在計算機(jī)控制下按照截面輪廓對實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié),使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓。
第一層燒結(jié)完成后,工作臺下降一截面層的高度,在鋪上一層粉末,進(jìn)行下一層燒結(jié),如此循環(huán),形成三維的原型零件。
最后經(jīng)過5-10小時冷卻,即可從粉末缸中取出零件。未經(jīng)燒結(jié)的粉末能承托正在燒結(jié)的工件,當(dāng)燒結(jié)工序完成后,取出零件。粉末材料選擇性燒結(jié)工藝適合快速成型中小件,能直接的到塑料、陶瓷或金屬零件,零件的翹曲變形比液態(tài)光敏樹脂選擇性固化工藝要小。
但這種工藝仍需對整個截面進(jìn)行掃描和燒結(jié),加上工作室需要升溫和冷卻,快速成型時間較長。此外,由于受到粉末顆粒大小及激光點(diǎn)的限制,零件的表面一般呈多孔性。在燒結(jié)陶瓷、金屬與粘結(jié)劑的混合粉并得到原型零件后,須將它置于加熱爐中,燒掉其中的粘結(jié)劑,并在孔隙中滲入填充物,其后處理復(fù)雜。
sls技術(shù)最重要的是使用領(lǐng)域是金屬材料成型
3D打印技術(shù)分為四種:?
1、熔融沉積快速成型(Fused?Deposition?Modeling,FDM)?
工作原理:熔融沉積又叫熔絲沉積,它是將絲狀熱熔性材料加熱融化,通過帶有一個微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。熱熔材料融化后從噴嘴噴出,沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上,溫度低于固化溫度后開始固化,通過材料的層層堆積形成最終成品。?
材料:主要以PLA為材料
精度:常為0.3mm-0.2mm
優(yōu)勢:制造簡單,成本低廉
劣勢:由于出料結(jié)構(gòu)簡單,難以精確控制出料形態(tài)與成型效果,同時溫度對于FDM成型效果影響非常大,精度差。
2.光固化成型(Stereolithigraphy?Apparatus,SLA)
工作原理:光固化技術(shù),主要使用光敏樹脂為材料,通過紫外光或者其他光源照射凝固成型,逐層固化,最終得到完整的產(chǎn)品。?
材料:主要以光敏樹脂為材料?·精度:0.016mm?
優(yōu)勢:光固化成型的原型在外觀方面非常好,成型速度快、原型精度高,非常適合制作精度要求高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原型。?
劣勢:強(qiáng)度弱,一般主要用于原型設(shè)計驗(yàn)證方面,然后通過一系列后續(xù)處理工序?qū)⒖焖僭娃D(zhuǎn)化為工業(yè)級產(chǎn)品,另外打印尺寸小。
3、選擇性激光燒結(jié)(Selecting?Laser?Sintering,SLS)
工作原理:SLS利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理,由計算機(jī)控制層層堆結(jié)成型。SLS技術(shù)同樣是使用層疊堆積成型,所不同的是,它首先鋪一層粉末材料,將材料預(yù)熱到接近熔化點(diǎn),再使用激光在該層截面上掃描,使粉末溫度升至熔化點(diǎn),然后燒結(jié)形成粘接,接著不斷重復(fù)鋪粉、燒結(jié)的過程,直至完成整個模型成型。
材料:使用非常多的粉末材料?
優(yōu)勢:制成相應(yīng)材質(zhì)的成品,激光燒結(jié)的成品精度好、強(qiáng)度高,但是最主要的優(yōu)勢還是在于金屬成品的制作
劣勢:首先粉末燒結(jié)的表面粗糙,需要后期處理,其次使用大功率激光器,除了本身的設(shè)備成本,還需要很多輔助保護(hù)工藝,整體技術(shù)難度較大,制造和維護(hù)成本非常高,普通用戶無法承受,所以目前應(yīng)用范圍主要集中在高端制造領(lǐng)域。
4、三維粉末粘接(Three?Dimensional?Prinnting?and?Gluing,3DP)?
工作原理:3DP技術(shù)工作原理是,先鋪一層粉末,然后使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區(qū)域,讓材料粉末粘接,形成零件截面,然后不斷重復(fù)鋪粉、噴涂、粘接的過程,層層疊加,獲得最終打印出來的零件。?
材料:粉末材料,如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末等。?
優(yōu)勢:在于成型速度快、無需支撐結(jié)構(gòu),而且能夠輸出彩色打印產(chǎn)品,這是目前其他技術(shù)都比較難以實(shí)現(xiàn)的。?
劣勢:首先粉末粘接的直接成品強(qiáng)度并不高,只能作為測試原型,其次由于粉末粘接的工作原理,成品表面不如SLA光潔,精細(xì)度也有劣勢,所以一般為了產(chǎn)生擁有足夠強(qiáng)度的產(chǎn)品,還需要一系列的后續(xù)處理工序。此外,由于制造相關(guān)材料粉末的技術(shù)比較復(fù)雜,成本較高,所以目前3DP技術(shù)主要應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域。
哪種形狀的金屬粉末最適合SLM技術(shù)?
金屬零件3D打印技術(shù),是利用快速成型直接制造金屬功能零件的主要發(fā)展方向。目前可用于直接制造金屬功能零件的快速成型方法主要有:包括選區(qū)激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering, SLS)技術(shù)、直接金屬粉末激光燒結(jié)(Direct Metal Laser Sintering,DMLS)、選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技術(shù)、激光近凈成形(Laser Engineered Net Shaping, LENS)技術(shù)和電子束選區(qū)熔化(Electron Beam Selective Melting, EBSM)技術(shù)等。
關(guān)于這5種金屬3D打印技術(shù)的原理、特點(diǎn)和存在的問題可參考:
詳解5種金屬3D打印技術(shù)
可用于sls技術(shù)的材料主要有四類
有五種。
FDM 3D打印機(jī)
FDM打印機(jī),也是市場上見得比較多的打印機(jī)。今年差不多約六成都是在售賣FDM打印機(jī)。FDM打印機(jī)通過熔融沉積快速成型,主要材料ABS和PLA。優(yōu)點(diǎn)是價格便宜,可以打印任何想打印的東西。缺點(diǎn)是精度不高,打印速度慢,表面過于粗糙??傮w來說經(jīng)過近兩年的起伏,基于FDM技術(shù)的3D打印設(shè)備已經(jīng)度過了粗放增長期;桌面類的設(shè)備摒棄了來自開源硬件和創(chuàng)客范的粗陋,在商品化和智能化方面大大改觀;專業(yè)類的設(shè)備開始重視人性化、易用性,更貼近實(shí)際使用環(huán)境。
SLA 3D打印機(jī)
與FDM打印機(jī)相比,SLA 3D打印機(jī)相具有更高的打印機(jī)精度,打印的模型輪廓精細(xì)而平滑,但是由于硬件成本過高,導(dǎo)致整機(jī)成本較高,加之復(fù)雜的切片軟件與操作流程也讓人望而卻步。這些高要求等因素限制了供需雙方的交互。前兩年的FDM桌面設(shè)備帶動了桌面級光固化3D打印機(jī)的熱潮,目前看來SLA/DLP并不是理想的大眾化桌面3D打印技術(shù),打印速度慢、成型體積小、液態(tài)光敏樹脂材料處理麻煩,使它的大眾接納程度低一些。
SLS 3D打印機(jī)
推進(jìn)SLS等3D打印技術(shù)發(fā)展以打印多種材料,將使它們的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單一材料零件的應(yīng)用范圍和可能性,這是大多數(shù)實(shí)際零件所具有的。SLS 3D打印機(jī)主要用于工業(yè)生產(chǎn)和軍工業(yè)生產(chǎn)。這類打印機(jī)通過選擇性激光燒結(jié),所用主要材料為粉末材料。
DLP 3D打印機(jī)
DLP 3D打印技術(shù)由于每層固化時通過幻燈片似的片狀固化,速度比同類型的SLA要快。DLP技術(shù)主要利用DLP投影,投影過程中將整個面的激光聚焦到3D打印材料表面。DLP 3D打印機(jī)在高精細(xì)打印方面具有較佳表現(xiàn),通常帶小巧的彩色觸摸屏,搭載多國語言,是清晰顯示界面,支持USB電纜、Wi-Fi、有線網(wǎng)絡(luò)連接等,管理方便。
FFF 3D打印機(jī)
FFF 3D打印機(jī)一般采用高溫噴頭,可以打印更多高強(qiáng)度材料,如:碳纖維、尼龍等高性能材料。整體為一體式模組結(jié)構(gòu),將驅(qū)動、傳動、導(dǎo)向及支撐等結(jié)構(gòu)整合化設(shè)計,多種尺寸平臺可供選擇,能較好地滿足工業(yè)級應(yīng)用。
3DP打印機(jī)
眼下,工業(yè)級3DP打印設(shè)備已成功應(yīng)用于黑色金屬、鋁合金鑄件的生產(chǎn)領(lǐng)域,能改變傳統(tǒng)鑄造手工造型方式,實(shí)現(xiàn)鑄造流程再造,顯著提升生產(chǎn)效率與砂型精度,受到國內(nèi)外研究人員的認(rèn)可與高度評價。