纳米材料激光选择性烧结成形的研究

纳米材料由于颗粒尺寸微小 ,致使其产生一些特异的性能 ,在应用过程中 ,把纳米粉末材料成形为大体积的材料及成形纳米零件产生了巨大的困难。激光选择性烧结成形纳米材料是利用激光烧结能量集中 ,能迅速加热、剧冷的特性 ,最大限度地控制纳米材料在烧结过程中颗粒生长的纳米材料成形的方法。本研究中 ,在激光选择性烧结成形纳米材料Al2 O3的基础上 ,对纳米材料烧结成形过程产生的问题进行了分析与探讨。

人体心血管模型激光选择性烧结制造技术的研究

工艺参数的选取对快速原型件的质量有重要的影响,薄壁实体的快速原型对工艺参数的配置有较高要求。文中首先简单阐述了本研究的背景和意义,然后介绍了心血管模型快速原型的工艺流程,最后分析了影响激光选择性烧结原型件强度的因素并运用试验分析的方法优化了提高激光选择性烧结制件强度的工艺参数配置,从而为提高心血管模型激光烧结原型件强度的工艺参数设置提供参考。研究结果表明,工艺参数的优化能够大幅度改善激光选择性烧结工艺原型件的强度。

激光选择性烧结金属粉末快速成形的研究

描述了激光选择性烧结金属粉末快速成形设备的粉末供给和铺平压实系统及动作,探讨了烧结过程参数对烧结质量的影响,粘结剂含量、孔隙率和缺陷尺寸与烧结件压缩强度之间的关系,并指出影响激光选择性烧结的重要因素是烧结粉末的特性、激光参数的设置等。

问：激光选择性烧结的特点是什么？应用激光选择性烧结技术对纳米粉末进行烧结其效果如何？

答：激光选择性烧结（Selective Laser Sintering，SLS）有以下突出优点：①可用于快速生产原型机，使产品迅速投放市场试用，征求用户意见，以便对于产品进行改进和提高；②该技术对零件的复杂性几乎没有任何限制，特别适合于制造具有复杂形状的零件；③可直接根据产品设计图纸制造零件，不需要设计制造模具，也不需要夹具、刀具．无需任何机械加工。

核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料选择性激光烧结工艺参数研究

黑龙江省作为农林业大省,盛产核桃,这种果壳来源丰富且产量高,同时也伴随着大量农业废弃物的产生。为改善这一现状,需要对废弃核桃壳进行合理资源利用。选取废弃核桃壳作为粉末基体材料,将碳含量丰富的酚醛树脂粉作为黏结剂,制备用于选择性激光烧结的核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料,不仅可以扩大生物质复合材料粉体的种类,还可以通过该技术的三维性,定制复杂结构的多孔碳前驱体,在海水淡化、新能源方面作出贡献。建立四因素三水平的正交试验方案,通过方差分析法和综合加权评价法,探讨激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度4因素对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响规律,确定最优激光烧结工艺参数组合,使用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对成型件烧结断面进行表征。试验结果表明,激光功率对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响最大,扫描速度对烧结件密度和弯曲强度的影响最小,扫描间距对Z轴精度影响最小;最优工艺参数组合为激光功率10 W、扫描速度2 m/s、扫描间距0.1 mm、分层厚度0.12 mm。

基于CSO-LSSVM模型的选择性激光烧结成型工艺参数优化

成型收缩是影响选择性激光烧结技术(selective laser sintering,SLS)制件精度的关键因素,而工艺参数对材料烧结情况和收缩变形程度有着明显影响,因此选择合理的参数组合对减小精度误差和改善成型性能质量有着重要意义。为降低SLS成型件工艺参数优化试验成本,文章开发了一种名为CSO-LSSVM成型精度预测模型用于工艺参数的预测。该模型的设计思路是:首先,通过Sine映射、非线性切换因子和针孔成像反向学习等3种改进策略全方面协调增强了蛇优化器(snake optimizer,SO)的收敛精度和寻优速度,接着,将改进后的蛇优化器(chaotic multi-strategy enhanced snake optimizer,CSO)与最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)结合,整定关键核函数参数,提高模型预测精度和泛化能力。为验证CSO-LSSVM模型的有效性和优越性,利用Matlab软件在真实数据集基础上将其与LSSVM、BP(back propagation)神经网络以及极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型进行对比。结果表明:文中所提方法具有更高的预测精度,其误差评价指标均方根误差、平均绝对百分比误差和平均绝对误差分别为0.5462、9.4877、0.4017。该模型可为SLS成型加工提供最优工艺参数,有效指导加工。

基于改进型预估FOPID的选择性激光烧结预热温度控制研究

针对选择性激光烧结(SLS)过程中预热温度控制的非线性不确定性和时延滞后等问题,本研究提出了一种改进预估分数阶比例-积分-微分(FOPID)控制器用于温度控制。该控制器首先整合了Smith预估器以消除纯时滞环节产生的震荡,提高被控系统的鲁棒性;然后提出了一种新颖的敏感参数自整定方法,即增强型混合阿奎拉优化器(EAOCBO)用于对预估FOPID控制器的模型参数进行最优设计。阿奎拉优化器(AO)是一种仿生智能算法,为克服其探索和开发阶段的不平衡以及易于陷入局部最优的缺陷,引入了白冠鸡优化算法中的领导者更新机制,自适应切换系数以及折射反向学习策略,在9个IEEE CEC2017测试函数中,EAOCBO的优化表现相较于其他对比算法有着显著增强。为了验证所提出的EAOCBO-Smith预估FOPID控制器的有效性,通过Matlab/Simulink软件仿真分析了单位阶跃信号下的动态响应特性并将其进一步应用于烧结样机开展成型效果试验。结果表明,所提的控制方法相较于其他先进的FOPID控制器有着更低的调节时间和稳态误差,这表明了其出色的响应速度和控制精度,同时,EAOCBO-Smith预估FOPID控制器在实际应用中也能精确地控制预热温度,改善温度场的均匀性,进而提高成型件的尺寸精度。

选择性激光烧结用聚合物复合材料的研究进展

选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)技术是一种重要的增材制造(3D打印)技术,其成型原料主要为粉末状材料,聚合物材料是SLS技术中应用最早且最广泛的材料。随着人们对SLS成型产品各种性能要求的日益增多,用于SLS技术的聚合物材料由于种类少且性能单一,已经无法满足其成型需求。通过对聚合物材料进行复合改性制备复合材料,不仅可以提高SLS成型产品的性能,而且能够丰富SLS材料的种类,目前聚合物材料的复合改性研究已经成为SLS材料领域的热点和重点。本文介绍了SLS用聚合物材料复合改性的方法,阐述了各种方法的特点及国内外的研究现状,并对SLS用聚合物复合材料未来的研究方向进行了展望。

选择性激光烧结尼龙复合材料研究进展

增材制造技术是当前最受关注的快速制造技术,而选择性激光烧结技术是当前最为成熟的增材制造技术的一种,在机械制造、汽车、牙科、骨组织修复等领域有着广泛的应用,而材料在其中起着至关重要的作用。尼龙材料是选择性激光烧结领域的热门材料,但是其自身存在一些缺陷,为了弥补缺陷,国内外学者对其展开了相关研究。对尼龙基与金属、无机非金属、高分子材料的复合材料的国内外研究进行综述,对复合材料的优势和缺陷进行总结,这将有助于研究人员了解选择性激光烧结应用在尼龙复合材料领域的国内外现状。

选择性激光烧结中铺粉过程离散元模拟

铺粉过程是选择性面激光烧结中重要的工艺过程之一,为研究铺粉过程中不同工艺参数对粉末床铺粉质量的影响,研究并设计了一种辊子-刮板式的铺粉结构,以PES为烧结粉末材料,通过EDEM软件对铺粉过程进行离散元仿真。模拟分析了辊子-刮板的移动速度V和刮板端部倾斜角度α对粉末床铺粉质量的影响。结果表明:辊子-刮板的移动速度V越大,铺粉质量越差;刮板端部倾斜角度α对粉末床铺粉质量影响很小。

选择性激光烧结聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑复合材料的性能研究

采用选择性激光烧结(SLS)技术制备聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑(PES/CF/CB)复合粉末烧结件,研究CB质量分数为2%,将CF质量分数从0增加到3%时,PES/CF/CB烧结件显微组织、力学性能、导电性能及表面质量的变化。结果表明,当加入CF质量分数为1.5%时,对PES/CF/CB复合粉末烧结件的力学性能具有一定的增强作用;CF的添加能够起到增强烧结件导电性能的作用,烧结件的电导率从5×10-3 S/m提高至15×10-3 S/m;随着CF质量分数的增加,烧结件表面质量呈现变差的趋势。

YAG:Ce玻璃陶瓷选择性激光烧结制备及其发光性能

荧光玻璃陶瓷结合了荧光粉优异的发光性能和玻璃基质良好的热导率及热稳定性的特点,已在高功率白光LED乃至激光照明领域引起了广泛的关注。本文采用一种选择性激光(CO_(2)激光器)烧结技术,制备了YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷,并研究了其荧光发光性能以及构筑的白光LED的器件性能。与传统的重熔融或固相烧结方法不同,选择性激光烧结技术仅对局部加热且升/降温速率大,因此该方法具有节能和快速的特点。研究表明,选用适当的激光功率(24 W)、扫描速度(135 mm/s)和扫描间隔(9μm)等参数,可制备出形貌较好的YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷;经过630℃热处理1 h消除应力后,其呈现出Ce^(3+)离子典型的4f→5d能级跃迁对应的宽带激发光谱(峰值为340 nm和455 nm)以及5d→4f能级跃迁对应的宽带发射光谱(峰值为570 nm),量子效率达82%;与450 nm蓝光LED芯片(3.11 V,0.30 A)组合后,可实现92 lm的白光输出,流明效率为98 lm/W,显色指数为69,色温为5 001 K,色坐标为(0.34,0.35)。以上结果表明,该方法在制备荧光玻璃陶瓷中具有重要的应用潜力。

PA2200粉末选择性激光烧结工艺参数优化

采用选择性激光烧结(SLS)技术对PA2200粉末材料进行烧结试验,研究激光功率、扫描间距和扫描速率对成形件的尺寸精度和弹性模量的影响,通过全面试验设计法进行工艺参数优化。结果表明,最优工艺参数组合为激光功率40 W、扫描速率3000 mm/s、扫描间距0.4 mm,此时成形件的X向尺寸相对偏差为-0.5%、Y向尺寸相对偏差为-0.5%、Z向尺寸相对偏差为1.2%、弹性模量为1589.61 MPa。利用显微镜对成形件表面进行观察,发现PA2200粉末熔化均匀,颗粒之间黏接效果较好,孔隙较小,致密度高,验证了该组工艺参数的有效性。

选择性激光烧结用尼龙1212粉末的制备

为得到适用于选择性激光烧结的原材料,降低选择性激光烧结用尼龙1212生产成本,用溶剂沉淀法制备了尼龙1212粉末,讨论了溶剂种类、溶解温度、成核温度等因素对尼龙1212粉末粒度和形貌的影响。通过显微镜、扫描电子显微镜、粒度分析、差示扫描量热法等对制备的尼龙1212进行了表征,结果表明采用溶剂沉淀法可有效地制备出分散良好且粒径在20~80μm范围内的尼龙1212球形粉末,其最佳制备工艺条件为:乙醇作溶剂、溶解温度为160℃,将成核温度控制在130℃。对自制尼龙1212和市售选择性激光烧结用尼龙1212进行了松装密度、熔体流动速率、拉伸及弯曲等性能表征,发现两者的粉末性能和制件性能接近,其中自制尼龙1212的弯曲强度和弯曲弹性模量略高于市售尼龙1212,已达到了选择性激光烧结对原材料的要求,能烧结出光滑制件,其尺寸精度可达到±0.1 mm。

选择性激光烧结聚丙烯工艺⁃结构⁃性能的研究

系统地评价了商用选择性激光烧结(SLS)聚丙烯(PP)的加工性能和力学性能,并比较了它和注射成型(IM)样品的差异。结果表明,预热温度、激光功率和能量密度作为选择性激光烧结的3个重要工艺参数,对最终产品的性能有很大影响。在选择工艺参数时,必须同时兼顾制品的力学性能和尺寸精度。本文的独特之处在于定量分析了不同工艺条件下选择性烧结带的结晶形态,建立了工艺条件、结晶晶型和力学性能之间的关系。通过调整选择性激光烧结的工艺参数,可获得不同晶型含量的样品,以便调控制品的力学性能。

基于RSM-BBD的选择性激光烧结制件尺寸补偿预测

选择性激光烧结(SLS)技术是一种快速成型技术,该技术具有低成本、高效率、高质量等特点。由于传统的补偿算法未能同时考虑扫描线烧结宽度和冷却收缩的影响,这导致尺寸误差的产生。为了更好地控制SLS的打印精度,以聚醚砜(PES)粉末为材料,采用响应面试验设计(RSM-BBD)研究不同工艺参数如预热温度、激光功率、扫描间距、扫描速度4个因素对制件尺寸的影响。建立这4个因素与响应值之间的多项式回归方程。根据工艺参数组合对尺寸补偿进行预测。结果表明,影响因素与响应值呈现二次多项式关系,其回归系数R2大于0.9、R2预测值与R2校正值的差值小于0.2,两者较为接近。信噪比比值大于4,变异系数(CV)小于10%,这说明试验可信度和精确度高。通过响应面分析可知,尺寸补偿预测值和实际测量值的误差皆小于5%。所以该尺寸补偿预测模型具有较高的预测可靠性。基于该预测值对轮廓进行补偿可以提高制件的尺寸精度,为SLS尺寸补偿的研究提供了一定帮助。

选择性激光烧结用聚合物粉末材料研究进展

选择性激光烧结(SLS)是一项重要的3D打印技术,目前已广泛应用于各个高新技术领域。本文首先介绍了三种聚合物粉末的制备方法及原理,主要包括机械粉碎法、溶剂沉淀法和相分离法,并分析总结了三种制备方法的优缺点。其次,重点论述了聚合物粉末特性对SLS工艺的影响,如粉末材料的粒径大小、表面形貌以及材料的表面张力。最后,分析总结了SLS工艺参数对烧结制件性能的影响因素。本文的研究内容可为从事聚合物粉末SLS技术的相关生产技术人员和科研人员提供参考借鉴。

基于柔性选择性激光烧结3D打印技术的服装研发

为在服装3D打印领域充分发挥选择性激光烧结(SLS)工艺和热塑性聚氨酯(TPU)材料的组合运用在复杂三维结构成形和材料柔性调节方面的优势,对此技术路径开展了个案剖析与共性问题相结合的实证研究。首先,运用SLS工艺和TPU材料开发具有实穿性的柔性3D打印胸衣;随后,系统梳理并详尽描述了此个案的开发流程,从中提炼出基于SLS工艺、TPU材料和薄壁结构的3D打印服装通用开发流程。最终,针对此个案开发流程中的普适性关键问题提出相应解决方案。研究表明:针对柔性薄壁结构3D打印服装,三维数字模型初始形态、TPU材料硬度与模型壁厚间的配合都会对其打印成形后的可变柔性造型产生较大影响;同时也验证了将缝纫工艺用于服装3D打印模型拼接的可行性。

选择性激光烧结制备石墨/碳化硅复合高温熔盐封装材料的性能

采用选择性激光烧结(SLS)、浸渍致密化和液相熔融渗硅法制备了石墨碳化硅复合高温熔盐封装材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、万能试验机和导热系数测试仪等研究了封装材料的微观形貌、相组成、抗压强度和导热系数。结果表明:材料配方中加入高纯硅粉会发生原位烧结反应生成碳化硅增强相,填补封装材料内部孔隙,并提升了其抗压强度和导热系数;对高纯硅粉进行包覆处理能够加剧这一反应,高纯硅粉加入量为20 mass%时,性能提升幅度最大。在此基础上加入20 mass%中间相碳微球能够最大地提升封装材料的抗压强度和导热系数,并降低气孔率。经石墨化处理和液相熔融渗硅处理后封装材料表层致密且性能最佳,抗压强度达到30.328 MPa,导热系数达到103.582 W/(m·K),整体开气孔率下降至8.43%,能够实现对高温熔盐的封装和换热强化。

封接玻璃预制件的激光选择性烧结制备技术

3D打印技术可实现产品的快速无模制备,有望解决封接玻璃预制件生产过程中模具加工、维护成本高的难题。以玻璃造粒粉和固化剂为原料,将激光选择性烧结技术用于封接玻璃预制件的制备。实验结果表明:封接玻璃造粒粉适用于逐层铺粉的激光选择性烧结成型;制备造粒粉的黏结剂为聚乙二醇,用于激光烧结成型的固化剂为聚苯乙烯,其适宜的添加质量分数为20%;将固化剂与玻璃造粒粉均匀混合,经激光选择性烧结后得到尺寸规则的预成型体,再经加热排胶处理以充分去除黏结剂和固化剂,获得强度符合要求的封接玻璃预制件;该技术可用于封接玻璃预制件等产品的快速无模生产。