《原型制作与后处理》课件-任务7.金属3D打印成型

金属3D打印成型

金属3D打印成型下图中金属零件是通过什么方法制作的？课程导入思考

金属3D打印成型金属零件3D打印技术金属3D打印技术是3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术，是目前先进制造技术的重要发展方向。SLM激光选区熔化技术（Selectivelasermelting）是金属粉末的快速成型技术，是利用金属粉末在高能激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术，能直接成型出接近完全致密度的金属零件，不需要黏结剂，成型的精度和力学性能都比SLS要好，因此越来越广泛被应用于3D打印。

本节知识点激光选区熔化技术的工艺原理1激光选区熔化技术的工艺特点2激光选区熔化技术的工艺过程3激光选区熔化技术课程学习全称与简称：SelectiveLaserMelting/SLM提出时间：20世纪90年代德国Fraumhofer激光技术研究所研发机构：国外：德国SLMSolutions、英国ConceptLaser、EOS,

国内：

华南理工大学、华中科技大学等。

激光选区熔化技术工艺原理SLM成型技术的工艺特点优点（1）可以大大缩短产品的生命周期。（2）有很好的力学性能、机械性能和较强的耐腐蚀性。（3）加工过程中所用过的粉末可以重复使用，这样就节约了材料。（4）可以制备精度较高的零部件。SLM成型技术的工艺特点功能集成定制化复杂结构轻松实现复杂结构与创新设计产品性能创新性优化个性化定制与打印制造SLM成型技术的工艺特点缺点（1）由于激光器功率和扫描振镜偏转角度的限制，SLM设备能够成型的零件尺寸范围有限；（2）由于使用到高功率的激光器以及高质量的光学设备，机器制造成本高，目前国外设备售价在500万以上；（3）SLM成型过程中有球化现象。（4）加工过程中，容易出现球化和翘曲；SLM成型技术的工艺特点制造工艺流程增材制造阶段激光选区熔化技术（3D打印）制备各金属材料经热处理后组织更加均匀，细小。内部缺陷较少、致密度高；激光选区熔化技术（3D打印）制备各金属材料经热处理后性能高于传统铸造。静力学性能高于锻造态性能，动力学性能等同于锻造态性能；激光选区熔化技术可以替代传统铸造、锻造技术用于航空、航天等军工非主承力结构产品制造。尤其适合复杂结构功能一体化产品的制备，并为拓扑学、仿生学、轻量化产品的研制提供了可能。SLM成型技术的工艺特点结论

金属3D直接打印成型国外设备

激光选区熔化设备介绍EOSRealizer

ConceptLaser国内设备

激光选区熔化设备介绍铂力特汉邦科技华阳设备总装图

激光选区熔化设备介绍一级过滤二级过滤三级过滤反吹系统成型仓模块循环模块升降模块成型仓模块

激光选区熔化设备介绍光路模块铺粉模块粉仓模块

激光选区熔化设备介绍3.2各功能模块讲解——光路模块激光器与振镜系统是金属增材制造中最重要的部件，合适的激光波长与参数能在保证成品质量的前提下有效提高其增材制造效率，从激光器发射出的激光经过扩束镜组，将光束扩大，经过扫描振镜内部的X/Y镜组高速运动反射，再经过F-theta场镜将光束进行聚焦，获得较小的光斑，最终得到更高的能量密度，从而实现熔化金属粉末的目的。

激光选区熔化设备介绍铺粉模块铺粉机构位于设备成形室内，采用双向刮刀铺粉且同时具备单向铺粉功能，可实现单/双向铺粉自由切换，同时可实现变速铺粉(勾选“变速”生效，右侧两个输入框为变速系数)，铺粉厚度在20-100μm内连续可调，调节精度5μm，支持50μm及以上大层厚打印工艺。刮刀采用双导轨模组悬臂架构，伺服电机配合高精度导轨与同步带传动，以双模组带动铺粉刮刀运动的形式，使得整个结构更加稳固耐用，确保刮刀在刮粉过程中的平整度。为适应不同材料铺粉和打印要求，铺粉机构刮刀架采用模块化设计，配备了高速钢刮刀、陶瓷刮刀、毛刷刮刀、橡胶柔性刮刀等多种类型刮刀，可由操作者根据不同需求自行更换。

激光选区熔化设备介绍粉仓模块电动缸光栅尺

激光选区熔化设备介绍升降仓模块增材制造设备的升降轴精度决定了打印件的层厚精度，也是决定打印件能否完全打印成功的关键因素之一。采用电动缸（带减速机及伺服电机，并配备双导轨滑块）加光栅尺模块方式，形成闭环控制，从而可以精确控制升降轴的定位精度。在搭建升降轴模块时，需将固定电动缸的转接板放置在大理石平台上，将导轨滑块等均预安装在转接板上，并通过激光干涉仪校正导轨安装的直线度，直线度保证后，再采用千分表检测导轨的等高、平行度等精度；搭建好整个升降轴模块后，再通过可移动的三坐标仪去检测升降轴实际的运行精度，将实际位置与光栅尺反馈的理论位置进行比较，即可确认整个升降轴模块能否满足增材制造的精度要求，是否有干涉或虚位的存在，从而影响设备的运行精度。

激光选区熔化设备介绍循环系统模块循环系统配置反吹过滤系统，可以将激光熔融金属粉末产生的烟尘及大颗粒从成形区域迅速分离，增加滤芯使用寿命，同时有三级过滤，工作中产生的烟尘废气经过滤后符合国家相关污染物排放标准规定。一级过滤二级过滤三级过滤

激光选区熔化设备介绍软件主界面的结构任务7.2金属3D打印之工器具准备打印前准备工作

金属3D打印之工器具准备在开始金属3D打印过程之前，我们需确保准备好一系列关键工具和设备以确保操作的安全性和效率。镜头保护盖基板镜头保护盖刮刀擦拭纸巾内六角扳手螺栓毛刷粉铲酒精金属3D打印之工器具准备准备工具主要包括镜头保护盖、基板、刮刀、擦拭纸巾、基板固定螺栓和刮刀固定螺栓、内六角扳手、毛刷、粉铲、酒精、镜头专用擦拭纸巾等工具。金属3D打印之工器具准备1.首先，佩戴个人防护装备，手套和口罩，以防止金属粉尘对人体造成潜在伤害。金属3D打印之工器具准备2.将镜头保护盖精确地安装到光学镜头上，以防止在打印过程中灰尘或杂质对镜头造成损害，确保激光的传输和聚焦效果保持最佳状态。喷涂酒精擦拭基板金属3D打印之工器具准备3.对机台进行全面的清洁。放入机台固定机台金属3D打印之工器具准备4.安装机台并确保其稳固，选用合适的内六角扳手，对机台的固定螺栓进行紧固，以避免在打印过程中因机台松动而导致的精度损失或设备损坏。低于边框的状态5.调整打印平台的位置。通过点击屏幕上的向下移动平台按钮，让平台逐渐下降到与边框接近但略低于边框的位置。金属3D打印之工器具准备放入机台放入机台6.进行刮刀的安装，选用合适的内六角扳手，对刮刀进行固定，把螺栓依次放入机台固定螺栓孔开始拧紧螺栓，拧紧螺栓的时候采用对角拧紧的方法，以保证机台的水平。金属3D打印之工器具准备7.进行铺粉操作，移动刮刀到左限位，然后点击接粉模式，点击转动滚筒进行接粉，然后换为铺粉模式，点击移动刮刀到右限位进行铺粉，然后再移动刮刀到左限位，然后向上移动平台0.02毫米，再点到铺粉模式，进行移动刮刀到右限位进行铺粉，再移动刮刀到左限位。金属3D打印之工器具准备金属3D打印之工器具准备通过观察铺粉达到预定效果金属3D打印之工器具准备8.对镜头进行细致的擦拭与清洁。首先，我们需要小心翼翼地摘下镜头保护盖，以确保镜头的暴露和后续的清洁工作。检查关闭金属3D打印之工器具准备9.对成型舱进行全面检查。仔细查看舱内是否存在任何异物或尘堆，这些都可能影响到打印的质量和设备的运行。确认无误后，稳妥地关闭舱门，为接下来的打印过程创造一个封闭且稳定的环境。金属3D打印之工器具准备10.进行通气操作以确保打印环境的稳定。通过点击手动操作，进入制作条件设置界面，找到过滤系统充气选项并启动。金属3D打印之工器具准备11.完成前面的步骤之后，便可以根据实际需求选择需要打印的任务进行打印。12.在开始打印之后，还需密切关注首层出光后工件的打印状态。根据实际观察到的工件成形情况，可能需要适时调整粉量和风量，以确保打印过程的稳定性和精度。金属3D打印之工器具准备任务7.3金属打印工艺

目录Content导出STL格式1添加支撑2设置打印任务301导出STL格式导出STL格式采用UG三维建模软件，对所需金属打印工件进行建模导出STL格式点击文件--导出，选择STL导出STL格式选择要保存的位置，把角度公差调为最小，点击确定02添加支撑添加支撑用Magic软件打开导出的STL文件添加支撑点“更换机器”，选择合适的机器，点击确认添加支撑调整工件位置，点“底/顶平面”命令，指定模型底面，点击应用添加支撑点“平移”命令，输入XYZ的坐标，点击应用进行平移添加支撑点“生成支撑”命令，支撑自动生成添加支撑旋转检查一下支撑生成的情况，确认无误方可进行下一步添加支撑点“导出平台”命令，选择所要导出平台的路径位置，点击导出03设置打印任务设置打印任务再打开工具软件,导入CLI格式,点击保存设置打印任务再点击导入STL格式,选择STL格式文件，点击打开后点保存设置打印任务再打开工具软件,打开任务另存为，命名的文件名设置打印任务再导入工件，选择合适的参数，点击应用确定

金属3D直接打印成型目录Content热处理1线切割2去支撑打磨3喷砂4抛光5后处理步骤机械加工6

激光选区熔化成型工件后处理热处理作用：释放内应力、改变零件的物理性能零件取出后需将表面的粉末用防爆吸尘器清理干净之后放入气氛炉或真空炉中进行热处理

激光选区熔化成型工件后处理热处理配炉是保证热处理质量的重要环节。配炉不当将对热处理质量产生很大的影响，必须特别重视。通常应考虑下面几个因素：1、首先要考虑热处理的类别。根据工件的化学成分选择退火、正火、淬火、回火，以同类热处理配炉。不同类热处理配炉时，则必须分析全部材料的整个热处理的全过程，合理组织其操作顺序，看其是否可以并炉。2、配炉时，还要考虑同炉热处理的材料，其淬火、正火的最高加热温度上限相差应小于10℃，其回火温度应在统一的范围内，其升温速度应选用最慢的一种。也可以采用分批出炉的办法加以协调。3、配炉时，也要考虑热处理工件的尺寸不能相差太大，一般最大截面与最小截面之比应控制在2～2.5之内。也可采取大小件分批出炉加以协调。4、同种类、同炉号的同一批产品尽量争取配一同炉热处理。其分割开的试样也要在同炉热处理。装炉时，试样要放在炉中合适的位置。

激光选区熔化成型工件后处理线切割第二步：将零件从基板上分离拆件方法有两种：线切割和钳断。线切割可以将支撑与工件完整拆除但较为繁琐；直接用钳子将工件与基板之间的支撑钳断，较为费力。

激光选区熔化成型工件后处理去支撑打磨众所周知，金属3D打印件完成之后存在一个重要的问题就是去支撑打磨问题，目前的金属是采用SLM工艺打印的，虽然是粉末成型，但是由于是金属3D打印，所以在金属打印的过程中还是需要加支撑的，金属的支撑比塑料的支撑更难去掉

1、去支撑操作2、使用锤子、錾子、平口钳等工具去除打印的支撑（如下图：拆支撑工具）

激光选区熔化成型工件后处理2.打磨支撑在零件上分离下来后会留下许多支撑痕，可用打磨头来打磨残留支撑点。操作时打磨笔需来回运动，不能在某个位置停留太久，打磨工件时将工件突出的支撑点去除即可。

激光选区熔化成型工件后处理喷砂打磨过后的拉伸件其表面还是比较粗糙，表面外观颜色不均匀，这时需要进行喷砂处理，喷砂之后表面相对光滑，颜色均匀。

激光选区熔化成型工件后处理抛光表面处理，是决定3D打印零件能否使用的最后关卡。现在有各种各样的表面