D打印机实验指导书二

1、3D打印机实验指导书（二）实验二SLS快速原型实验-砂芯制作一、实验目的该实验使设备操作人员能够了解激光选区烧结快速成型 （SLS技术的基本 原理、基本方法和应用，了解华科三维S320基本结构，掌握此型号快速成型系 统的简单操作，对快速原型砂芯制造方法有一定的了解。二、实验内容了解SLS快速制造砂芯的基本工艺及后续处理工艺。三、实验原理快速原型制造是一种离散/堆积的加工技术，其基本过程是首先将零件的三 维实体沿某一坐标轴进行分层处理，得到每层截面的一系列二维截面数据，按 特定的成形方法（LOM SLS FDM SLA等）每次只加工一个截面，然后自动叠 加一层成形材料，这一过程反复进行直到所有的

2、截面加工完毕生成三维实体原 型。图1为产品的快速制造流程图。SLS方法采用二氧化碳激光器对粉末材料 （塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层 对集成三维实体的工艺方法。与其它快速成形方法相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成形材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘 结的粉末材料都可以作为SLS的成形材料。目前，可成功进行SLS成形加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末 和它们的复合粉末材料。由于 SLS成形材料品种多、用料节省、成形件性能分 布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，因此 SLS的 应用越来越广泛。SLS是采用激

3、光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成形的固化层层层 叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括 CAD莫型的建立及数据处理、 铺粉、烧结以及后处理等。产品试制卜评价、修改概念设计卜”CAD 3D 模莫型快速成型（RP）实物反求工程（RE）模具制造1快速制模（RT）模具 CAD/CAE/CAM产品批量生产图一产品的快速制造流程图SLS成形工作原理如图2所示，主要由激光器、振镜系统、工作台、加热 罩，供粉缸、工作缸、铺粉棍构成。成形时，先在工作缸中铺一定厚度的粉末 材料成为第一层的烧结原材料和起到支撑到作用，首先加热粉末材料到一定的 温度，然后激光束经过调焦等校正后在计算机的控制下，按照截面轮廓

4、信息， 对制件的实心部分进行扫描烧结，使得粉末的温度升至熔化点，粉末颗粒交界 处熔化，粉末相互黏结，逐步得到各层轮廓，非烧结的粉末仍呈松散状，作为 工件和下一成形面的支撑，并起到一定的散热作用，一层成形完成后，工作缸 粉在电机的作用下，粉末面下降一个截面层的高度，供粉缸粉同样在电机的作 用下上升一个截面层的高度。为了使工作缸的粉末有较好效果的铺粉，也可以 使得供粉缸上升略大于一个截面的高度，并在铺粉滚的推动下，进行下一层面 的铺粉和铺平，然后激光束再次进行扫描烧结，如此循环，最终形成我们所设 计的三维工件，三维工件完成后，未熔化的粉末可以被刷除，作为下次烧结的 原料。图2 SLS成形工作原理四

5、、实验设备和实验方法实验设备：HK S320激光快速成型机。主要由激光扫描系统、振镜系统、 预热装置、自动控制系统（铺粉和升降供料缸和工作缸）、前台操作系统（加工 程序、参数设置等）、其他辅助系统（冷却系统、密封、集粉、照明等）。【实验方法】： 1.准备工作?吸尘器清除工作台面及加热辊上粉尘?将平移钢带槽里的粉尘清洁干净。?将接料桶放置在接料口正下方。?将加热罩上面的粉尘清理干净。?用脱脂棉沾无水酒精将机床的红外保护镜擦拭干净（每次烧结前）?用脱脂棉沾无水酒精将机床的激光窗口镜擦洗干净（每次烧结前）?制冷器中的水箱是否水充足，若不够则补充水进去。2. 配粉?根据所需加工零件的材质准备好粉末材料

6、。?新的未开封覆膜砂无需放到筛分机过筛，烧结过的需要放到筛分机过 筛（80目筛网）。3. 开机操作?启动计算机?按开机按钮，其指示灯亮，运行 HUST 3DP软件系统，点击工作缸上升将工作台面升至最上面位置，将制件托盘放在工作台面上，点击工按钮作缸I按钮，使托盘上表面低于缸口 5mm以下位置，点击左右粉缸下降按钮用棒将左右粉缸降到粉缸最下面位置。用勺子将配好的粉末盛入供粉缸, 槌或其他工具将粉末刮平并压实（此操作过程请配带防尘面具）?手动铺粉用控制台面板中送粉桶送粉和铺粉辊的左右移动，配合使用 来将工作台面的粉末材料铺均匀，左右粉桶每次送粉高度不能超过1mm以免粉末溢出。?将加热罩移动至合适位

7、置。?磁盘或网络将准备加工的STL文件调入计算机。4. 图形预处理HUST3DP软件系统可通过网络或软盘接收 STL文件。开机完成后，通过菜 单的【文件】（详细操作见第三部分）下拉菜单，读取STL文件，并显示在屏幕 实体视图框中，如果零件模型显示有错误，请退出HUST 3DP软件系统，用修正软件自动修正，然后再读入，直到系统不提示有错误为止。通过“实体转换” 菜单，将实体模型进行适当的旋转，以选取理想的加工方位。加工方位确定后， 利用【文件】下拉菜单的【保存】或【另存为】项存取该零件，以作为即将用 于加工的数据模型。如果是【文件】下拉菜单中的文件列表中有的文件，用鼠 标直接点击该文件即可。5.

8、 零件制作?选择软件界面右下角参数设置区域，设置系统的零件制作参数：设置 分层厚度，填充间距，填充速度，填充功率，轮廓速度，轮廓功率，填充偏置， 轮廓次数，扫描方式，设置完后点击【更新扫描参数及扫描策略】保存设置。 根据材料的不同，一般情况参数固定不动，无需更改。成型材料推荐的参数设置PS粉末覆膜砂扫描速度4000mm/s4000 mm/s激光功率20w45w扫描间距0.2mm0.15mm单层厚度0.2mm0.25mm工作温度90°C± 2°C55C± 5C? 选择加热强度设置区域，设置前辐射强度，后辐射强度，侧辐射强度 以及中辐射强度系数。点击【更新强

9、度系数】保存设置，一般为固定不动。? 选择加工准备区域，点击【加工预估】项，即可进行该零件的预估制 造以及加工时间预估。? 点击【加温层识别】项，即可进行该零件的关键层自动识别，选择【删 除关键层】项对关键层列表清理，去掉不必要的关键层，然后对加温层列表里 各层进行切片观察设置【高度】 【强加热温度】【激光功率】等参数，参数设置 完毕后点击【刷新】。? 选择加工区域，设置【工作温度】 ，设置好【加工范围】 （一般不改变 它的初始值），勾上【自动停机】，点击【修改加工参数】保存参数，点击【加 工】按钮开始自动制造，关上门，零件做完，系统自动停止工作。6. 取出零件成形结束后，先切断电源，再关闭程序， 三维实体件完全冷却后取出，用 刷子和除尘系统将残余粉末清除干净7. 覆膜砂材料后处理14.1 、制件在工作腔内取出后放置于清件平台上， 遵循从上到下的原则使用 毛刷将表面多余的材料清除，空腔结构内的使用洗尘设备小心清除干净。14.2 、将制件连同拖板一起平稳放置在烘烤盒内， 并在悬出位置及空腔结构 内填充适