CN108312545A - 一种选择性激光烧结零件预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选择性激光烧结零件预处理方法，包括成型零件数据处理、模型修补与缩放处理、模型放置与添加零件支撑、切片参数设置、输出切片文件、成型加工及参数设置六个步骤。本发明对于选择性激光烧结快速自动成型来说，其加工工艺、加工参数设置随着成型机器类型、成型材料、成型件结构尺寸的不同而不同，从加工工艺参数设置上提出了提高成型质量的方法，成型的零件强度高、韧性好，不容易遭破坏，不需要经过清粉、浸胶、烘干、抛光等后处理工序就可以应用于产品装配、干涉检验、性能测试，成型零件的结构合理、制造工艺的可行及外观的美观，可应用于制造模板、模样、型芯等模具制造，大大缩短产品的开发周期。

Description

一种选择性激光烧结零件预处理方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，更具体地说，尤其涉及一种选择性激光烧结零件预处理方法。

背景技术

SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。SLS工艺又称为选择性激光烧结，SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂(覆膜砂)、聚碳酸脂(poly carbonates)、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统(硬件和软件)。SLS工艺与铸造工艺的关系极为密切，如烧结的陶瓷型可作为铸造之型壳、型芯，蜡型可做蜡模，热塑性材料烧结的模型可做消失模。选择性激光烧结法又称为选区激光烧结。它的原理是预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末)，激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。现有的择性激光烧结零件预处理方法，成型的零件强度低、韧性差，容易遭破坏，还需要经过清粉、浸胶、烘干、抛光等后处理工序方能应用于产品装配、干涉检验、性能测试，零件的结构设计不合理，制造工艺复杂及外观的美观性不符合要求，不能用于制造模板、模样、型芯等模具制造，大大延长了产品的开发周期。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种选择性激光烧结零件预处理方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种选择性激光烧结零件预处理方法，包括如下步骤：

S1、成型零件数据处理，利用软件制成成型零件的零件模型，将创建的零件模型输出为STL格式文件，并进行数据处理与参数设置；

S2、模型修补与缩放处理，利用软件打开STL格式的所述零件模型文件，判断所述零件模型导出为STL格式时是否存在部分数据丢失，是则进行错误修复与模型修补，根据材料的不同进行模型放大或缩小补偿；

S3、添加零件支撑，利用软件给零件模型添加支撑；

S4、切片参数设置，零件模型经过修补、放大补偿并添加过支撑以后进行切片处理，同时设置切片处理的参数，所述参数包括层厚和刀具补偿，所述层厚根据精度要求进行设置，且所述层厚不大于0.5mm；

S5、输出切片文件，将经过步骤S4处理过的零件模型导出格式为.CIL的切片文件；

S6、成型加工及参数设置，经过步骤S5处理后的切片文件以AFI格式保存下来，然后进行参数设置，需要设置的参数包括铺粉参数、加热温度参数、扫描速度和激光功率参数、扫描参数。

优选的，所述软件包括三维CAD造型软件、数据转换与处理软件和监控软件的一种或多种。

优选的，所述零件支撑包括网格支撑、基于切片和零件形状的支撑中的一种或两种。

优选的，所述零件支撑再烧结温度小于零件的烧结温度。

优选的，所述刀具为激光束。

优选的，所述步骤S5中处理的参数包括扫描参数，所述扫描参数包括扫描轮廓参数、扫描方向参数和优化原则参数。

优选的，所述扫描轮廓参数包括前扫描轮廓和后扫描轮廓，所述扫描方向参数设置包括X方向和X、Y交替方向；

所述优化原则参数设置是将整个扫描区域按照连通域的边界分解成若干个子扫描区域，逐个扫描子扫描区域，在一个子扫描填充扫描结束后，跳到下一个扫描区域，在一个子扫描区域内的扫描路径优化可采取轨迹点的就近原则、广度优先原则、深度优先原则和深度广度混合原则，根据子扫描区域的划分情况可以选择不同的优化原则。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种选择性激光烧结零件预处理方法，与传统的方法相比，本发明对于选择性激光烧结快速自动成型来说，其加工工艺、加工参数设置随着成型机器类型、成型材料、成型件结构尺寸的不同而不同，从加工工艺参数设置上提出了提高成型质量的方法，成型的零件强度高、韧性好，不容易遭破坏，不需要经过清粉、浸胶、烘干、抛光等后处理工序就可以应用于产品装配、干涉检验、性能测试，成型零件的结构合理、制造工艺的可行及外观的美观，可应用于制造模板、模样、型芯等模具制造，大大缩短产品的开发周期。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种选择性激光烧结零件预处理方法，包括如下步骤：

S1、成型零件数据处理，利用软件制成成型零件的零件模型，将创建的零件模型输出为STL格式文件，并进行数据处理与参数设置；

S2、模型修补与缩放处理，不同的软件创建的零件模型在进行格式转换导出为STL格式时会造成部分数据的丢失，打开STL格式的模型文件时要进行检查，如发现模型中有错误或存在面的缺损，则需要进行错误修复与模型修补，零件在高温下烧结成型，成型以后回到常温下，零件会有一个收缩，为了抵消这种收缩，根据材料的不同进行模型放大或缩小补偿；

S3、添加零件支撑，为了防止成型过程中零件的翘曲变形，利用软件给零件模型添加支撑；

S4、切片参数设置，零件模型经过修补、放大补偿并添加过支撑以后进行切片处理，同时设置切片处理的参数，所述参数包括层厚和刀具补偿，所述层厚根据精度要求进行设置，且所述层厚不大于0.5mm；

S5、输出切片文件，将经过步骤S4处理过的零件模型导出格式为.CIL的切片文件；

S6、成型加工及参数设置，经过步骤S5处理后的切片文件以AFI格式保存下来，然后进行参数设置，需要设置的参数包括铺粉参数、加热温度参数、扫描速度和激光功率参数、扫描参数。

具体的，所述软件包括三维CAD造型软件、数据转换与处理软件和监控软件的一种或多种。

具体的，所述零件支撑包括网格支撑、基于切片和零件形状的支撑中的一种或两种。

具体的，所述零件支撑再烧结温度小于零件的烧结温度。

具体的，所述刀具指为激光束，根据所述激光束品质的不同，在烧结零件外轮廓时，激光束成型的并不是理论上的一条线，需要进行刀具补偿，支撑的刀具补偿为-2mm，选择扫描线宽为0.15mm，支撑是0.8mm，所述选择扫描线宽为激光束扫描轨迹之间的间隔。

具体的，所述步骤S5中处理的参数包括扫描参数，所述扫描参数包括扫描轮廓参数、扫描方向参数和优化原则参数。

具体的，所述扫描轮廓参数设置包括前扫描轮廓和后扫描轮廓，所述扫描方向参数设置包括X方向和X、Y交替方向；

所述优化原则参数设置是将整个扫描区域按照连通域的边界分解成若干个子扫描区域，逐个扫描子扫描区域，在一个子扫描填充扫描结束后，跳到下一个扫描区域，在一个子扫描区域内的扫描路径优化可采取轨迹点的就近原则、广度优先原则、深度优先原则和深度广度混合原则，根据子扫描区域的划分情况可以选择不同的优化原则。

综上所述：本发明提供的一种选择性激光烧结零件预处理方法，与传统的方法相比，本发明对于选择性激光烧结快速自动成型来说，其加工工艺、加工参数设置随着成型机器类型、成型材料、成型件结构尺寸的不同而不同，从加工工艺参数设置上提出了提高成型质量的方法，成型的零件强度高、韧性好，不容易遭破坏，不需要经过清粉、浸胶、烘干、抛光等后处理工序就可以应用于产品装配、干涉检验、性能测试，成型零件的结构合理、制造工艺的可行及外观的美观，可应用于制造模板、模样、型芯等模具制造，大大缩短产品的开发周期。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种选择性激光烧结零件预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、成型零件数据处理，利用软件制成成型零件的零件模型，将创建的零件模型输出为STL格式文件，并进行数据处理与参数设置；

S2、模型修补与缩放处理，利用软件打开STL格式的所述零件模型文件，判断所述零件模型导出为STL格式时是否存在部分数据丢失，是则进行错误修复与模型修补，根据材料的不同进行模型放大或缩小补偿；

S3、添加零件支撑，利用软件给零件模型添加支撑；

S4、切片参数设置，零件模型经过修补、放大补偿并添加过支撑以后进行切片处理，同时设置切片处理的参数，所述参数包括层厚和刀具补偿，所述层厚根据精度要求进行设置，且所述层厚不大于0.5mm；

S5、输出切片文件，将经过步骤S4处理过的零件模型导出格式为.CIL的切片文件；

S6、成型加工及参数设置，经过步骤S5处理后的切片文件以AFI格式保存下来，然后进行参数设置，需要设置的参数包括铺粉参数、加热温度参数、扫描速度和激光功率参数、扫描参数。

2.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结零件预处理方法的使用方法，其特征在于：所述软件包括三维CAD造型软件、数据转换与处理软件和监控软件的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结零件预处理方法的使用方法，其特征在于：所述零件支撑包括网格支撑、基于切片和零件形状的支撑中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结零件预处理方法的使用方法，其特征在于：所述零件支撑再烧结温度小于零件的烧结温度。

5.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结零件预处理方法的使用方法，其特征在于：所述刀具为激光束。

6.根据权利要求1所述的一种选择性激光烧结零件预处理方法的使用方法，其特征在于：所述步骤S5中处理的参数包括扫描参数，所述扫描参数包括扫描轮廓参数、扫描方向参数和优化原则参数。

7.根据权利要求6所述的一种选择性激光烧结零件预处理方法的使用方法，其特征在于：所述扫描轮廓参数包括前扫描轮廓和后扫描轮廓，所述扫描方向参数设置包括X方向和X、Y交替方向；

所述优化原则参数设置是将整个扫描区域按照连通域的边界分解成若干个子扫描区域，逐个扫描子扫描区域，在一个子扫描填充扫描结束后，跳到下一个扫描区域，在一个子扫描区域内的扫描路径优化可采取轨迹点的就近原则、广度优先原则、深度优先原则和深度广度混合原则，根据子扫描区域的划分情况可以选择不同的优化原则。