选择性激光烧结快速成形的工艺改进

论文摘要

选择性激光粉末烧结快速成形技术（SLS—Selective Laser Sintering）是一种基于粉末材料的累加的快速成形（RP）方法。在选择性激光粉末烧结快速成形技术中,工艺方法和参数的选择是否合理,都会严重的影响制件的质量,这些工艺方法和参数主要包括SLS的扫描特性、预热装置以及工艺参数的合理选取。本文主要针对以上三个方面进行了研究,取得了一定的研究结果,对SLS工艺的改进和实际生产有一定的参考价值。SLS目前采用的扫描方式是类似于SLA的扫描方式,主要有X-Y、XYSTA、X-X三种扫描方式,在扫描过程中由于扫描速度、扫描区域、扫描方式和预热温度的不同,就会导致在扫描过程中实际的烧结温度值在某些区过高的现象,这样使得制件烧结不均匀,影响制件质量。本文通过实验研究工艺参数对扫描温度的影响规律,并在此基础上提出了一些改进措施。现有的SLS主要预热是采用灯管的方式,这种预热方式主要存在两个方面的缺点:一方面,现有的预热温度场存在严重的不均匀现象;另一方面,在预热过程中,灯管的开断会使得温度场温度的波动达到20℃-30℃。本文通过分析预热装置中灯管的光路图,结合ANSYS对其结构分析,得出了灯管的安装与温度场均匀性之间的关系;同时,对灯管的温度控制方式采用调压模块的控制方式,一定程度上消除了温度场温度的波动。本文采用层次法和正交法相结合的方法,在同时考虑多个目标值的情况下,对SLS的工艺参数进行了优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 快速成形技术
• 1.1.1 快速成形产生的背景
• 1.1.2 SLS 快速成形技术
• 1.1.3 SLS 成形的优点应用
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 课题的来源、目的、意义及研究内容
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 课题的研究目的和意义
• 1.3.3 研究内容及章节安排
• 2 SLS 的扫描特性
• 2.1 扫描不同区域时烧结温度的不一致性
• 2.1.1 不同扫描区域的来源
• 2.1.2 烧结温度差异的分析
• 2.2 烧结工艺对烧结温度一致性的影响
• 2.2.1 扫描参数对烧结温度一致性的影响
• 2.2.2 预热温度对烧结温度一致性的影响
• 2.2.3 区域特征对烧结温度一致性的影响
• 2.2.4 扫描方式对烧结温度一致性的影响
• 2.3 降低烧结温度不一致性的措施
• 2.3.1 改变工艺参数
• 2.3.2 改变材料属性
• 2.3.3 提高预热温度
• 2.3.4 改变现有的扫描方式
• 2.4 本章总结
• 3 SLS 预热装置的改进
• 3.1 SLS 预热装置的现状
• 3.1.1 SLS 预热的重要性
• 3.1.2 SLS 的预热现状
• 3.1.3 预热装置的温度分布特征
• 3.2 SLS 预热装置结构的改进
• 3.2.1 预热装置结构对温度场影响
• 3.2.2 利用ANSYS 分析灯管安装位置对温度场的影响
• 3.3 温度控制方式对温度场的优化
• 3.3.1 采用调压模块的温度控制原理
• 3.3.2 调压模块的调压线性度
• 3.4 本章总结
• 4 基于层次法SLS 多目标工艺参数优化
• 4.1 影响SLS 快速成形制件质量的因素
• 4.1.1 影响快速成形制件质量的因素
• 4.1.2 工艺参数对制件质量的影响
• 4.2 基于层次法的SLS 多目标工艺参数优化
• 4.2.1 多目标层次法
• 4.2.2 基于层次法的SLS 工艺参数优化
• 4.2.3 定义优化路线
• 4.3 优化结果及分析
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 数据处理
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 本章总结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献