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选区激光烧结(SelectiveLaserSintering,简称SLS)工艺作为RP技术的典型工艺之一,具有无需设置专用支撑结构,可用材料广泛,可以直接制作复杂、中空的原型和零件等优点,拥有着良好的应用前景,在国内外受到了广泛的重视和发展。
本文根据激光烧结的原理与特点设计了激光烧结快速成型系统。通过分析激光能量在PA6粉层内的变化规律,构建了体热源模型,利用有限元法求解单层PA6粉末选区激光烧结的三维非稳态热温度场;在数值模拟的基础上,进行单层粉末的烧结实验,并分析了试样的密实性、力学强度,通过理论分析与实验进行烧结工艺参数优化。
首先,根据激光烧结工艺的原理与特点,设计激光烧结快速成型系统,利用三维建模软件构建快速成型系统的模型,并通过可视化运动仿真,展示了整个粉末加工成型流程。
其次,基于激光能量在粉层深度的变化规律,构建了体热源模型,结合有限元法求解了不同工艺条件下,单层PA6粉末激光烧结的三维非稳态温度场,通过对粉末熔融状态的分析,得到了工艺参数优化区间,如优化的扫描间距为0.30~0.40mm。
最后,结合数值模拟结果,进行单层PA6粉末激光烧结,并利用图像处理方法分析单层粉末烧结成型的密实性;对不同工艺条件面烧结试样进行拉伸测试,分析单层粉末烧结成型的力学强度,得到了烧结薄层的拉伸强度为2.04~4.10Mpa。
通过上述工作,得到了单层PA6粉末烧结的优化工艺参数,为最终烧结成型三维实体提供了良好的基础,并可对其他聚合物粉末材料的激光烧结起到很好的参考作用。