《增材制造设计：高分子材料激光粉末床熔融GBT+42618-2023》详细解读

《增材制造设计：高分子材料激光粉末床熔融GB/T42618-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号和缩略语4.1符号4.2缩略语5工艺特性5.1零件尺寸contents目录5.2PBF工艺优势5.3PBF工艺局限5.4经济性和效率5.5功能约束5.6尺寸、形状和位置精度5.7数据质量、分辨率、表示形式6设计准则6.1材料和结构特性6.2材料的各向异性contents目录6.3成形方向、位置和排布6.4表面粗糙度6.5后处理6.6设计关注附录A(资料性)应用案例参考文献011范围激光粉末床熔融以激光为能源，通过逐层熔化粉末材料来制造三维实体的增材制造方式。高分子材料应用标准特指使用高分子材料进行激光粉末床熔融的过程和要求。设计与制造关联该标准不仅涉及增材制造的设计方面，还关联到实际制造过程中的控制要点。1范围022规范性引用文件详述了标准中引用的其他规范性文件。确保了标准内容的准确性和一致性。便于读者查阅相关规范，加深理解。2规范性引用文件033术语和定义定义01增材制造是一种通过逐层堆积材料来制造物体的过程。它涉及到使用三维模型数据将材料逐层堆积成形，直到最终形成所需的实体或零件。重要性02增材制造技术的应用已逐渐扩展到各个工业领域，包括航空、医疗、汽车等。通过增材制造，可以实现复杂结构零件的制造，提高生产效率和材料利用率。特点03增材制造具有高度的设计自由度和制造灵活性，可以根据实际需求定制个性化产品。同时，增材制造还可以实现快速原型制造和小批量生产，缩短产品研发周期。3术语和定义044符号和缩略语D制件在特定方向上的尺寸，表示制件的大小或长度。t制件的层厚，表示每一层打印材料的厚度。T制件所需的支撑结构总厚度，为支撑结构提供足够的稳定性。4符号和缩略语054.1符号标准化符号本标准中使用了一系列标准化的符号，以确保技术文件的清晰度和一致性。这些符号包括但不限于表示材料类型、工艺参数、尺寸和公差的符号。专用符号针对激光粉末床熔融技术的特点，标准中引入了一些专用符号。这些符号用于描述与该技术相关的特定参数、条件和状态，如激光功率、扫描速度、粉末层厚度等。符号说明为方便理解和应用，标准中对所使用的符号进行了详细说明。这些说明包括符号的含义、单位、使用方法和注意事项等，有助于读者准确理解和运用各种符号。4.1符号064.2缩略语4.2缩略语增材制造，一种通过逐层堆积材料来制造实体的技术，与传统的减材制造（如机械加工）和等材制造（如铸造、锻造）相比，具有更高的材料利用率和制造灵活性。AM粉末床熔融，一种通过将粉末材料逐层铺设并通过激光束熔化形成实体的增材制造工艺。PBF激光粉末床熔融，利用高能激光束作为热源，选择性熔化粉末床上的粉末材料，以逐层堆积的方式制造三维实体零件。L-PBF075工艺特性粉末粒度与分布影响打印件的致密度和表面粗糙度，需严格控制粉末的粒度和分布范围。粉末流动性良好的粉末流动性可确保打印过程中粉末的均匀铺展，提高打印成功率。粉末稳定性粉末在存储和使用过程中需保持化学稳定性，以避免受潮、氧化等问题影响打印质量。5工艺特性085.1零件尺寸增材制造高分子材料零件的尺寸应根据具体需求和设备能力确定，确保零件在打印过程中的稳定性和精度。尺寸范围零件尺寸应满足设计图纸中的精度要求，包括尺寸公差、形位公差等，以保证零件的功能和互换性。精度要求在设计零件尺寸时，应充分考虑增材制造后的后续加工工序，如热处理、机械加工等，以确保最终零件的尺寸精度和表面质量。后续加工考虑5.1零件尺寸095.2PBF工艺优势通过激光束对粉末进行逐层熔融，能够实现高精度的制造，保证产品的尺寸精度和表面质量。粉末床熔融技术由于采用增材制造方式，只需根据设计数据添加适量粉末，有效减少材料浪费。最小化材料浪费PBF工艺能够轻松制造传统工艺难以加工的复杂内部结构，为产品创新设计提供更多可能性。复杂结构制造5.2PBF工艺优势105.3PBF工艺局限材料成本高适用于PBF工艺的高分子粉末材料价格较高，且需要特定的制备和处理流程，增加了制造成本。运营成本高由于PBF工艺需要高度专业化的操作人员和维护团队，以及持续的设备维护和校准，导致运营成本居高不下。设备成本高PBF工艺所需的高精度激光器和控制系统价格昂贵，提高了整体设备的成本。5.3PBF工艺局限115.4经济性和效率03定制化生产降低成本增材制造可实现个性化定制，避免传统制造中的库存积压和浪费。01精细管理原材料使用通过优化粉末材料的选用、回收再利用以及减少废料产生，降低原材料成本。02节能降耗采用高效能源利用技术，减少设备能耗，提高能源利用效率。5.4经济性和效率125.5功能约束123根据产品应用需求，明确增材制造零件的几何精度要求，包括尺寸精度、形状精度和位置精度等。几何精度详细规定所需材料的物理性能、化学性能以及机械性能，以确保产品能满足特定的功能要求。材料性能设定产品在特定使用条件下的耐久性要求，如抗疲劳、抗蠕变以及耐环境老化等性能。耐久性5.5功能约束135.6尺寸、形状和位置精度定义与分类尺寸精度是指增材制造制品的实际尺寸与设计尺寸之间的符合程度，包括各部位的尺寸偏差和尺寸公差等。影响因素尺寸精度受多种因素影响，如原材料性能、设备精度、工艺参数设置、后处理工艺等。这些因素共同作用于制品的尺寸精度，需综合考虑以实现最佳控制。控制方法为提高尺寸精度，可采取优化设备选型与校准、精确控制工艺参数、加强后处理工艺等措施。同时，定期对设备进行维护保养，确保其处于良好工作状态。0102035.6尺寸、形状和位置精度145.7数据质量、分辨率、表示形式准确性数据应涵盖增材制造的全过程，包括材料性能、工艺参数、设备状态等，以确保数据的全面性和可用性。完整性一致性在不同时间、不同设备或不同操作条件下获取的数据应保持一致性，以便于进行横向对比和分析。确保所获取的增材制造数据具备高度准确性，以反映实际制造过程中的各项参数与性能。5.7数据质量、分辨率、表示形式156设计准则根据产品的特定应用需求，进行个性化、定制化的设计，以满足用户的独特需求。定制化设计轻量化设计模块化设计在保证产品性能的前提下，通过优化结构设计，实现产品的轻量化，降低材料消耗和成本。将产品划分为多个模块，便于制造、装配和维修，提高生产效率和产品可靠性。0302016设计准则166.1材料和结构特性详细阐述了适用于激光粉末床熔融技术的高分子材料种类，包括但不限于聚酰胺、聚醚醚酮等，以及材料选择时需要考虑的性能指标。材料种类与选择对采用激光粉末床熔融技术制造的高分子材料结构进行了深入剖析，包括其微观结构、孔隙率、密度等关键特性，为实际应用提供了重要参考。结构特性分析根据材料和结构特性，提出了一系列针对性的性能优化建议，包括改进材料配方、调整工艺参数等，以提升制品的综合性能。材料性能优化建议6.1材料和结构特性176.2材料的各向异性各向异性是指材料在不同方向上呈现出不同的物理或化学性质。概念解释增材制造过程中，材料的逐层堆积导致不同方向上的微观结构和性能存在差异。形成原因材料的类型、制造工艺参数以及后处理等因素均会对各向异性产生影响。影响因素6.2材料的各向异性186.3成形方向、位置和排布

6.3成形方向、位置和排布功能性考虑根据零件的功能需求和使用环境，确定最佳的成形方向，以确保零件在增材制造过程中的结构强度和性能。支撑结构最小化在选择成形方向时，应尽量减少支撑结构的使用，以降低制造成本和后续处理难度。避免悬空结构对于容易出现悬空结构的零件，应通过调整成形方向来避免这种情况，以提高打印成功率。196.4表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。表面粗糙度对产品的性能、寿命、外观等方面都有重要影响，是评价增材制造制品质量的重要指标之一。定义意义6.4表面粗糙度206.5后处理热处理包括退火、时效等工艺，用于消除内应力、提高材料性能。机械加工采用铣削、车削等方法，去除多余部分，达到精度要求。表面处理包括喷砂、抛光等，提升制品表面质量。6.5后处理216.6设计关注根据实际应用场景，明确高分子材料制件的使用性能要求，如力学性能、耐热性、化学稳定性等。使用性能要求针对激光粉末床熔融工艺特点，进行结构设计优化，如避免过度复杂的几何形状，减少支撑结构等。结构设计优化在设计阶段考虑制件的后续加工需求，如表面处理、连接组装等，确保设计方案的完整性。后续加工考虑6.6设计关注22附录A(资料性)应用案例定制化零件生产针对特定型号的航空航天器，定制专用零件，满足严苛的性能要求，提升整体装备的可靠性和安全性。快速研发验证缩短新产品研发周期，加速技术迭代，为航空航天领域的创新发展提供有力支持。轻量化结构件制造通过激光粉末床熔融技术，实现复杂形状、高精度的航空航天结构件制造，有效降低结构重量，提高能源