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选择性激光烧结(SLS)3D打印是生产具有复杂几何形状的功能性产品的理想选择。与其他3D打印技术相比,该解决方案具有很少的设计限制,也适用于批量生产。
本文讨论了使用 SLS 3D 打印部件的优势。它提供了最常见的SLS材料,并为设计人员在使用SLS打印时提供了应遵循的规则。
SLS是一种粉末床熔融技术,它使用激光束局部烧结可再分散乳胶粉,逐层构建零件。
首先,将粉末材料的料仓加热到高温。重涂刀片将粉末状材料沉积在非常薄的一层(通常为0.1mm)上,并沉积到构建平台上。沉积层后,激光束开始扫描表面。激光束选择性地烧结粉末并固化零件的横截面。扫描整个横截面后,建筑平台的高度将向下移动一层厚度。未烧结的粉末保留在原位以支撑后续层,无需支撑结构 。重涂刀片在扫描层的顶部沉积一层新的粉末,激光束开始将零件的连续横截面烧结到先前固化的横截面上。重复此过程,直到所有零件全部制造完毕。
结果是一个装满粉末和固结产品的容器。该工艺适用于批量生产,因为可以同时生产多种产品。优化零件放置和方向,以最大限度地增加每次打印期间粉末盒中可以获得的零件数量。
想要了解 SLS 3D 打印的实际应用?观看这个10分钟的视频,了解如何使用SLS制作强大的功能部件。
一旦印刷过程完成并且粉末容器和产品冷却,粉末容器就会被打开包装。固体产品与未烧结的粉末分离,并使用压缩空气和喷砂介质进行清洁。剩余的未烧结粉末被收集并重复使用。然后,零件即可使用,也可以进行后处理以改善机械性能或外观。
有几种设计建议可以提高SLS零件的质量,表面光洁度和功能。使用SLS的最大优点之一是它不需要 支撑结构 。零件周围的未烧结粉末消除了对支撑的需求,允许打印高度复杂,错综复杂的设计。
设计 SLS 部件的一般准则如下:
壁厚:
为确保3D打印成功,最小厚度应在0.8mm(PA12)和2.0mm(碳填充聚酰胺)之间。
孔尺寸:
所有孔的直径应大于1.5mm。
防爆孔:
为了减轻重量(有时节省成本),SLS部件是空心印刷的。为了在生产后去除未烧结的粉末,必须包括逃生孔,其直径必须至少为3.5mm。
特征尺寸(引脚、突出特征等):
建议最小0.8mm。
浮雕和雕刻细节:
使最小压花高度为1mm。
公差:
SLS 部件的典型公差为 0.3mm ±或 ± 0.05mm,以较大者为准。
常见设计应用
以下是SLS的一些最常见的设计应用程序以及帮助确保更高质量的零件的几个规则:
应用 | 描述 |
---|---|
车轴 | 尼龙作为天然轴承材料,为低负载、低速应用提供了光滑、低摩擦的机理。对于运行轴,建议轴承表面游隙为0.3mm。重要的是要记住,粉末必须在印刷过程后去除,以确保轴的平稳运行。尽可能包括逃生孔(直径至少为3.5mm)。在运行轴轴和间隙轴孔之间,建议使用2mm以允许除粉。 |
集成铰链 | 如果设计得当,集成的铰链可以与SLS尼龙很好地配合使用。梯形口袋接受半球形球,可实现低摩擦和足够的稳定性。在球体和口袋之间,建议使用0.2mm的间隙。在所有其他间隙之间,建议使用 0.3 mm 间隙。 |
联锁部件 | 有关用于 3D 打印的联锁部件的设计建议,请查武汉易成三维科技。 |
坦克 | SLS尼龙具有良好的耐化学性,通常在定制储罐设计中实现。为了获得额外的水密性或使用腐蚀性流体(如燃料或溶剂)时,油箱可以涂覆或衬里。建议壁厚大于1mm。多余的粉末必须能够从罐内除去。 |
线程 | SLS打印产生的粗糙表面导致摩擦增加,并且在将螺纹SLS零件连接在一起时可能会导致一些问题。可以钻孔和攻丝SLS尼龙。理想的解决方案是将SLS尼龙仅用于其中一个螺纹连接(孔或螺栓)。如果连接对零件的功能至关重要,请考虑以下方法之一来固定3D打印零件。 |
活动铰链 | SLS是唯一可以生产功能性生活铰链的3D打印方法之一。对于SLS铰链,通过加热(将其浸入沸水中通常就足够了)来退火铰链,然后来回弯曲铰链。建议活铰链厚度为0.3-0.8mm,长度至少为5mm。 |
SLS 3D打印有哪些局限性?
产品尺寸
零件可以打印的尺寸取决于SLS机器中使用的尼龙容器的尺寸。目前的平均建模体积约为300mm x 300mm x 300mm。较大的机器提供700mm x 380mm x 580mm的建模体积。
一致性
由于每个SLS打印部件都由数百层(如果不是数千层)组成,因此可能会发生微小的变化,例如尺寸或表面质量。每个产品的奇异性意味着大多数后处理步骤都是手动完成的,这也可能导致微小的变化,例如颜色或涂层。
表面光洁度
虽然SLS产生一致的光洁度,但表面看起来像缎面般的哑光,触感略带颗粒感。如果需要闪亮光滑的表面,建议进行后处理。
后处理
最常见的SLS后处理方法是: