《增材制造 高分子材料激光粉末床熔融设备》

1JB/T14892—XXXX增材制造高分子材料激光粉末床熔融设备本文件规定了高分子材料激光粉末床熔融设备的技术要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则、标志、包装、运输及贮存。本文件适用于高分子材料激光粉末床熔融设备的制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T5226.34机械电气安全机械电气设备第34部分：机床技术条件GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T13306标牌GB/T14896.7特种加工机床术语第7部分：增材制造机床GB/T17421.1—2023机床检验通则第1部分：在无负荷或准静态条件下机床的几何精度GB25493以激光为加工能量的快速成形机床安全防护技术要求GB/T26220工业自动化系统与集成机床数值控制数控系统通用技术条件GB/T35351增材制造术语GB/T39329—2020增材制造测试方法标准测试件精度检验JB/T8356机床包装技术条件3术语和定义GB/T14896.7和GB/T35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1高分子材料激光粉末床熔融设备laser-basedpowderbedfusionequipmentofpolymers以激光为能量源，以高分子粉末为原材料，采用粉末床熔融工艺制备零件的增材制造设备。注：设备一般包括：激光器、扫描振镜、铺粉装置、成形室、粉料室4技术要求4.1工作条件4.1.1环境温度：5℃~35℃,低于露点温度。2JB/T14892—XXXX4.1.2环境相对湿度应小于70%。4.1.3电源条件：220V、380V、50Hz±0.5Hz。4.1.4防火要求：应有相应的防火措施和消防设备，所有装饰材料及标志应阻燃。4.2加工与装配4.2.1高分子材料激光粉末床熔融设备（以下简称“设备”）应按有效文件进行加工装配，包括尺寸精度、配合公差、装配孔位、表面光洁度等。4.2.2激光器、扫描振镜和光学镜片应采取防尘措施，保持清洁。4.2.3机架、成形平台等重要基础结构件应做消除内应力处理。4.2.4铺粉机构传动副和导轨副、活塞、丝杆副应密封并采取耐磨措施。4.2.5丝杆、直线单元、铺粉辊等易被粉尘污染的零部件应采取保护措施。4.2.6扫描振镜、铺粉机构等往复运动零部件应采取可靠的限位措施，运动轴应设置机械、光学等双重限位装置。4.3外观质量4.3.1外露结合面边缘应整齐匀称，零部件连接部位的缝隙应匀称。4.3.2漆面应光滑、色泽均匀，不应有皱纹、脱皮和气泡等缺陷。4.3.3告警标志、指示灯应处于明显位置，标牌应符合GB/T13306的要求。4.3.4各操作开关及按键应灵活、可靠、方便，易于识别。4.3.5电线布线整齐，捆扎牢靠。4.4设备性能4.4.1机械运动装置Z轴升降、刮平铺粉运动应平稳顺畅，启、停灵活可靠，动态响应时间≤100ms。4.4.2激光光路4.4.2.1激光器输出功率应达到设备的标称功率值。4.4.2.2激光器输出功率损耗≤设定值的5%。4.4.2.3激光器输出功率不稳定度≤5%。4.4.2.4扫描振镜光斑复零位置（x=0,y=0）时，光斑应位于工作缸中心，偏差小于0.02mm。4.4.3冷却系统4.4.3.1应能把激光器的温度控制在设定范围，超过设定范围应断电。4.4.3.2成形尼龙粉末材料的设备应配备气体保护系统。4.4.4加热系统在设定时间内，应能把成形室温度加热到标称温度，且保持在设定的范围，超过设定值应断电。4.4.5除尘系统应能及时清理、排出成形室内的粉尘等杂质，确保成形室内的杂质含量符合设定要求。4.4.6控制系统3JB/T14892—XXXX4.4.6.1控制系统应符合GB/T26220的要求，界面应有当前状态显示，显示的信息包括但不限于成形层厚、扫描速度、铺粉速度、扫描时间间隔、光斑直径、成形室温度、日志反馈、报警显示、粉末余量和自动报警等。4.4.6.2设备运行发生异常情况时，应能及时报警并记录异常信息，异常信息包括但不限于激光器故障、机械故障、成形室温度超界、激光冷却系统异常、粉末不足和铺粉异常等。4.4.7软件系统应支持数据文件读入，支持激光功率、扫描速度、扫描层厚、成形室温度和激光器冷却温度等工艺参数的设置，具有成形日志生成功能，应留有数据接口。4.5成形指标4.5.1最大成形尺寸（长mm、宽mm、高mm）应符合标称值。4.5.2分层厚度应在0.05mm～0.30mm之间，分层厚度应符合标称值。4.5.3成形件尺寸精度应符合标称值，常见高分子材料的成形件精度见表1。4.5.4成形效率应符合标称值。表1常见高分子材料成形件精度4.6运行可靠性4.6.1空转试验设备空转运行无故障时间不应低于4h。4.6.2加载试验按标称的最大制件加载连续工作1.5h，应无故障。4.6.3连续成形制件试验按照设定的正常工作条件，连续运行12h，应无故障。4.7安全要求4.7.1安全防护应符合GB25493的要求。4.7.2电气安全应符合GB/T5226.34的要求。4.8运行精度4.8.1铺粉导轨直线度铺粉导轨直线度在任意300mm的长度范围内不应超过0.05mm，有特殊要求时供需双方可设定。4JB/T14892—XXXX4.8.2成形工作台平面度成形平台平面度应符合表2的要求，有特殊要求时供需双方可设定。表2成形平台平面度公差台面尺寸/mm平面度公差/mm≤3000.05>300～5000.06>5000.084.8.3z轴重复定位精度z轴重复定位精度不应超过0.05mm，供粉缸z轴重复定位精度不应超过0.05mm，有特殊要求时供需双方可设定。5试验方法5.1试验条件检验条件应符合4.1的要求。5.2加工与装配在加工装配后或空转试验中用目测或检具检验。5.3外观质量目测或检具检查。5.4设备性能5.4.1机械运行空转试验，分别对Z轴升降、刮粉运动做低速、中速、高速升降运行试验，目测运行结果与控制相符性，利用秒表测量响应时间。5.4.2激光光路5.4.2.1在最大标称扫描速度下使用激光功率计测量激光器输出功率。5.4.2.2使用激光功率计测量激光器输出功率损耗。5.4.2.3使用激光功率计测量激光不稳定度。5.4.2.4扫描振镜复零位置（x=0,y=0）时，采用光学测量仪器检验扫描振镜光斑在最大幅面位置的偏5.4.3冷却系统先开启冷却系统，再开启激光器，在设定时间内，查看激光器温度。5.4.4加热系统开启设备及加热罩进行加热，达到设定的时间后，查看成形室的温度。5JB/T14892—XXXX5.4.5除尘系统按照设备说明书的要求，开启设备及除尘系统，检查除尘效果。5.4.6控制系统应按照GB/T26220规定的方法进行检验。5.4.7软件系统启动设备进行运行试验，通过显示页面指示和打印操作检验。5.5成形指标5.5.1最大成形尺寸用精度不低于0.02mm的量具测量成形平台的长、宽和成形室的高，精确到0.1mm，重复3次，取平均值。5.5.2分层厚度把设备调至标称的最小分层厚度hmm，按照GB/T39329—2020中的鼓型测试件的方法进行成形试验，试验结束后，取出测试件，用精度不低于为0.02㎜的量具测量测试件的长度lmm，精确到0.1mm，再除以设定的层数n。式中：h—最小分层厚度,单位为毫米（mm）；l—测试件的长度，单位为毫米（mmn—测试件的层数。5.5.3成形件尺寸精度按照GB/T39329—2020中的鼓型测试件的方法进行成形试验，计算成形件尺寸精度。5.5.4成形效率按照GB/T39329—2020中的鼓型测试件的方法进行成形试验，记录成形时间t，测量鼓型成形件的体积v，计算成形效率w。w=··························································(1)式中：t-时间,单位为小时（h)；v-体积，单位为立方厘米（cm3w-成效效率。5.6运行可靠性5.6.1空转试验6JB/T14892—XXXX在工作环境条件下，启动设备，进行空转试验，断续运行不小于4h，断续次数不少于5次，每次间隔不少于5min。运行过程中电源电压波动4次以上，分别为0.9倍标称电压0.5h，1.1倍标称电压0.5h。按照设定的低速、中速、高速变换扫描速度3次。5.6.2加载试验在工作环境条件下，进行最大制件加载试验连续工作1.5h，应无故障。5.6.3连续成形试验在工作环境条件下，设备储粉缸装满粉末，启动设备，进行连续成形试验12h，应无故障。5.7安全要求5.7.1安全防护应按照GB25493规定的方法检验。5.7.2电气安全应按照GB/T5226.34规定的方法检验。5.8运行精度5.8.1导轨直线度5.8.1.1在x/y水平面内，在任意300mm的范围内，使用百分表、平尺、指示器或光学方法等测量仪器。5.8.1.2将成形基板安装在工作平台上，刮刀安装在铺粉导轨上，百分表固定在刮刀架上，指示器触及成形基板，在整个测量长度上移动x轴并记下指示器读数。在zx垂直面内按同样方法重复检查。5.8.2成形工作台平面度5.8.2.1按照GB/T17421.1—2023中12.2.4.2规定的方法进行测量。5.8.2.2选择成形平台长边为OX轴，成形平台短边为OY轴，平行OA的测量线不少于3条并保证测量线间距均等，OA、OC与成形平台轮廓边的距离应小于测量线间距。是否沿mM、m´M´等做追加测量由供需双方设定。5.8.3z轴重复定位精度在成形平台基板上固定高精度刻度尺，起动设备设定上升距离，用千分尺或激光干涉仪测量重复定位精度。6检验规则6.1检验分类分为出厂检验和型式检验。6.2出厂检验设备应通过出厂检验，检验合格并签发合格证后方可出厂，出厂检验项目见表2。7JB/T14892—XXXX表3出厂检验项目√√√√√√√√√√√√√———√√√√√z轴重复定位精度√6.3型式检验6.3.1有下列情况之一，应进行型式检验：——新产品试制鉴定时；——当设计、工艺、零部件和材料有较大改变，可能影响设备性能时；——监管部门提出型式检验时。6.3.2型式检验项目为技术要求的全部项目。6.3.3型式检验样品应在出厂合格的设备中随机抽取1台。6.3.4型式检验，若有不合格项目时，应重新抽样对不合格项目进行复检，若仍不合格时，则判定型式检验不合格。7标志、包装、运输及贮存7.1标志7.1.1设备标志应至少包含产品名称、型号、执行标准编号、产地、生产日期等内容。7