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。

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。

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。

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。

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。

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。

动力学变质剂对激光选择烧结硬化层冷裂纹的抑制作用

从改变结晶状态的角度出发，研究了含硅、含锆等动力学变质剂对耐磨合金激光选择烧结成型的激励增塑作用，探讨了变质剂对烧结合金层化学成分及晶体形态的影响。结果表明，采用合适的动力学变质剂可以细化烧结合金层的组织，消除烧结合金层脆性开裂现象。

选择性激光烧结新型扫描方式的研究及实现

选择性激光烧结（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＬＳ）快速成形技术是近１０年来发展起来的一种先进制造技术，采用此项技术可以显著地缩短产品投放市场的周期，降低成本，提高产品质量，增强企业的竞争能力。而扫描方式是ＳＬＳ成形过程中的一项关键技术，在分析了现有扫描方式及其对ＳＬＳ制件精度、强度以及成形速度影响的基础上，指出了现有扫描方式的缺陷。为了克服这种缺陷，特提出并实现了一种新的分区变向扫描方式及其分区算法，它通过将扫描线段进行分组，以避开截面内孔和凹槽。这种新的分区变向扫描方式及其算法已经成功地应用到华中科技大学开发的ＨＲＰＳ系列ＳＬＳ系统中。实际应用表明：这种新型扫描方式能大幅度地提高烧结成形效率和减小烧结体的翘曲变形量。

选择性激光烧结技术的发展现状

介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及其研究发展状况 ,简述了选择性激光烧结金属粉末的两种典型成型工艺 ,并简要分析讨论了选择性激光烧结技术成型金属零件所存在的一些问题。最后 。

高分子材料在选择性激光烧结中的应用——(Ⅱ)材料特性对成形的影响

结合高分子材料的选择性激光烧结(SLS)机理,研究了材料特性对SLS成形的影响,结果表明,表面张力是决定高分子材料烧结速率的重要因素,但不是造成高分子材料之间烧结速率存在差别的主要因素;粉末粒径越小,烧结速率越大,SLS成形件的表面光洁度、精度越高;粉末粒径分布会影响粉床密度;球形粉末成形件的形状精度、铺粉效果好于不规则粉末;材料黏度越小,烧结速率越大;材料本体强度越大,成形件强度越高;非晶态聚合物成形件的致密度低于晶态聚合物,而尺寸精度高于晶态聚合物。为SLS用高分子材料的选择与制备提供理论依据。

高分子材料在选择性激光烧结中的应用——(Ⅰ)材料研究的进展

高分子材料是应用最早,也是目前应用最广泛的选择性激光烧结(SLS)成形材料,利用SLS工艺可以成形各种结构复杂的高分子制件,广泛用于航空、力学、医疗等领域。文中介绍了SLS用高分子材料的最新研究进展,并对其未来研究趋势进行了展望。

覆膜砂选择性激光烧结过程的建模研究

建立选择性激光烧结粉末的快速成型工艺过程的数值计算模型,并用于估算热固结宽度和深度。在该计算模型中,综合考虑了材料的热物性参数随温度变化的情况和激光光强分布不均匀的因素,采用Ansys有限元分析软件模拟计算激光点加热过程覆膜砂的热影响区大小,结果与实验吻合较好。

选择性激光烧结用原材料的研究进展

选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)是快速原型制造技术的一个重要组成部分。开发性能优异的粉末材料是SLS技术发展中的关键环节之一。选择性激光烧结所用的原材料主要有3类,即金属材料、陶瓷材料和高分子材料。对近年来这些材料的研究进展进行了详细的介绍,重点阐述了目前最具有应用前景的尼龙及其复合材料的发展应用,并对选择性激光烧结用材料未来的发展趋势进行了展望。

选择性激光烧结复合粉末法制造合金零件

通过混合Fe,Ni,C单质和粘接剂粉末配制了选择性激光烧结(SLS)用复合粉末,并利用间接SLS方法制备了复合粉末毛坯.经过脱脂、高温烧结和渗铜处理,制造了致密的渗铜Fe-Ni-C合金材料.对零件毛坯的成型与后处理工艺及合金的微观组织和机械性能进行了研究.结果表明:高温烧结中Ni和C能够通过固态扩散固溶到-γFe中,且合金元素分布均匀;合金经900℃固溶并在330℃等温处理1 h后,室温下由下贝氏体组织、沉淀析出的-αCu和Fe-Ni构成;合金材料的极限拉伸强度超过350 MPa,延伸率小于4%.