CN109501247A - 一种吸塑盒的快速制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于增材制造相关技术领域，其公开了一种吸塑盒的快速制造方法，该方法包括以下步骤：(1)先设计出待生产吸塑盒的三维模型并对其进行表面网格处理以生成三维CAD模型；(2)将该CAD模型离散为一系列的单元并生成STL文件，接着对该STL文件进行修复及切片；(3)将塑料粉末材料装入SLS设备的送粉缸内，并将该塑料粉末材料均匀铺设在该SLS设备的加工区域，接着将得到的该STL文件导入该SLS设备，该SLS设备根据该STL文件自动转化生成激光的扫描路径；(4)设定粉末预热温度及该SLS设备的成型工艺参数后，该SLS设备依据该扫描路径成形不同材料的吸塑盒。本发明较低了成本，提高了生产效率。

Description

一种吸塑盒的快速制造方法
技术领域
本发明属于增材制造相关技术领域，更具体地，涉及一种吸塑盒的快速制造方法。
背景技术
吸塑盒作为一种泡壳，具备容纳、保护产品的功能，尤其是在医用领域。目前，吸塑盒的传统制造方法是通过真空吸塑工艺完成，尽管该工艺制造的吸塑盒制品应用范围广，但是仍然存在局限性。比如，成型不同结构、功能的吸塑盒需要不同的成形模具，无法成型结构形状过于复杂的吸塑盒制品，生产过程中经常出现加工缺陷：吸塑不到位，吸塑盒外形变形严重，厚度不均匀，出现拉线、划痕、晶点、气泡和水波纹等问题，进而导致吸塑盒制品不良率提高，严重降低了生产效率，提高了生产成本。相应地，本领域存在着发展一种成本较低的吸塑盒的快速制造方法的技术需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种吸塑盒的快速制造方法，其基于现有吸塑盒的制造特点，研究及设计了一种成本较低的吸塑盒的快速制造方法。该方法在吸塑盒的制造中引入了激光选区烧结技术，简化了工艺流程，降低了制造成本，提高了成形效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种吸塑盒的快速制造方法，该快速制造方法主要包括以下步骤：
(1)先设计出待生产吸塑盒的三维模型并对所述三维模型进行表面网格处理以生成三维CAD模型，且所述三维CAD模型经过了近似处理；
(2)将所述CAD模型离散为一系列的单元并生成STL文件，接着对所述STL文件进行修复及切片；
(3)将干燥的塑料粉末材料装入SLS设备的送粉缸内，并由铺粉滚筒将所述塑料粉末材料均匀铺设在所述SLS设备的加工区域，接着将步骤(2)得到的所述STL文件导入所述SLS设备，所述SLS设备根据所述STL文件自动转化生成激光的扫描路径；
(4)设定粉末预热温度及SLS设备的成型工艺参数后，所述SLS设备依据所述扫描路径成形不同材料的吸塑盒。
进一步地，步骤(4)后还包括将成形后的吸塑盒冷却至室温后，采用机械抛光法对所述吸塑盒进行打磨及抛光直至满足使用要求的步骤。
进一步地，采用机械抛光布对所述吸塑盒进行抛光，所述机械抛光布的目数为100目～150目。
进一步地，步骤(4)中，激光根据所述扫描路径在所述塑料粉末材料表面进行选择性熔化、烧结，热量使所述塑料粉末材料熔化并在接合处与旧层粘接，当一层扫描完成后，重新铺粉、烧结，层层烧结，逐层叠加直至完成整个所述吸塑盒的成型。
进一步地，所述预热温度为180℃～240℃。
进一步地，所述预热温度为180℃、210℃或者240℃。
进一步地，所述成型工艺参数中的激光功率为10W～20W，激光扫描速度为1.5m/s～3m/s，扫描间距为0.1mm～0.3mm，分层厚度为0.1mm～0.2mm。
进一步地，所述塑料粉末的粒径为50μm～100μm。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的吸塑盒的快速制造方法主要具有以下有益效果：
1.所述快速制造方法采用了激光选区烧结技术，无需任何工装夹具和模具，简化了工艺流程，大大缩短了产品开发周期，成型速度快，满足了工业生产设计需求，降低了时间成本和加工成本，提高了经济效益。
2.激光根据所述扫描路径在所述塑料粉末材料表面进行选择性熔化、烧结，热量使所述塑料粉末材料熔化，使得所述方法能够解决成形复杂结构的加工问题且成形材料广泛，适用性较强，灵活性较好。
3.所述方法易于实施，能够满足生产需求，极大地促进了吸塑盒的生产及应用。
4.所述成型工艺参数中的激光功率为10W～20W，激光扫描速度为1.5m/s～3m/s，扫描间距为0.1mm～0.3mm，分层厚度为0.1mm～0.2mm，增加了吸塑盒的制造质量，提高了成形效率。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的吸塑盒的快速制造方法的流程示意图。
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，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的吸塑盒的快速制造方法，该快速制造方法采用了激光选区烧结技术(Selective Laser Sintering,SLS)，其利用粉末材料在激光照射下烧结的原理。该快速制造方法主要包括以下步骤：
步骤一，先设计出待生产吸塑盒的三维模型并对所述三维模型进行表面网格处理以生成三维CAD模型，且所述三维CAD模型经过了近似处理。
具体地，根据产品实际生产需求，采用PROE软件制作出结构复杂吸塑盒的三维模型，然后对所述三维模型进行表面网格处理，以生成经过近似处理的三维CAD模型。
步骤二，将所述CAD模型离散为一系列的单元并生成STL文件，接着对所述STL文件进行修复和切片。
具体地，根据工艺要求，按照一定的规则和精度要求将所述CAD模型离散为一系列的单元并生成STL文件；然后使用软件Netfabb对所述STL文件进行修复和切片以获得二维切片信息。
步骤三，将干燥的塑料粉末材料装入SLS设备(即激光选区烧结设备)的送粉缸内，并由铺粉滚筒将所述塑料粉末材料均匀铺设在所述SLS设备的加工区域，接着将步骤二得到的所述STL文件导入所述SLS设备，所述SLS设备根据STL文件自动转化生成激光的扫描路径。具体地，所述塑料粉末的粒径为50μm～100μm。
步骤四，设定粉末预热温度及所述SLS设备的成型工艺参数后，所述SLS设备成形不同材料的吸塑盒。
具体地，启动SLS设备，设定所述塑料粉末的预热温度，调整所述SLS设备的成形工艺参数以成形不同材料的吸塑盒。激光根据所述扫描路径在所述塑料粉末材料表面进行选择性熔化、烧结，热量使所述塑料粉末材料熔化并在接合处与旧层粘接，当一层扫描完成后，重新铺粉、烧结，层层烧结，逐层叠加直至完成整个所述吸塑盒的成型。
本实施方式中，所述预热温度为180℃～240℃；所述成型工艺参数为：激光功率为10W～20W，激光扫描速度为1.5m/s～3m/s，扫描间距为0.1mm～0.3mm，分层厚度为0.1mm～0.2mm。
步骤五，将成形后的吸塑盒冷却至室温后取出，并采用机械抛光法对所述吸塑盒进行打磨及抛光直至满足使用要求。具体地，使用的机械抛光布为100目～150目。
本发明第一实施方式提供的吸塑盒的快速制造方法主要包括以下步骤：
首先，根据实际生产需求，设计出结构复杂的吸塑盒的三维模型，根据工艺要求，按照一定的规则和精度要求，将CAD模型离散为一系列的单元，并生成STL文件，然后使用软件Netfabb对STL文件进行修复和切片，以获得二维切片信息。接着，将干燥的平均粒径为50μm的ABS塑料粉末装入SLS设备的送粉缸内，并由铺粉滚筒将所述ABS塑料粉末均匀铺设在所述SLS成形设备的加工区域，接着导入修复和切片后的STL文件，系统算法根据二维切片的轮廓线自动转化成激光的扫描路径。
之后，设定粉末预热温度设为210℃，激光功率为20W，激光扫描速度为2m/s，扫描间距为0.2mm，分层厚度为0.15mm。接着，开始SLS成形，激光根据扫描路径对粉末表面进行选择性熔化、烧结，得到待加工吸塑盒的截面形状，层层烧结，逐层叠加，直至完成整个吸塑盒的加工制造。优选地，采用100目的机械抛光布对冷却至室温后的所述吸塑盒进行抛光，使得所述吸塑盒的表面粗糙度达到Ra3.2μm。
本发明第二实施方式提供的吸塑盒的快速制造方法主要包括以下步骤：
首先，根据实际生产需求，设计出结构复杂的吸塑盒的三维模型，根据工艺要求，按照一定的规则和精度要求，将CAD模型离散为一系列的单元，并生成STL文件，然后使用软件Netfabb对所述STL文件进行修复和切片，以获得二维切片信息。接着，将干燥的平均粒径为100μm的PVC塑料粉末装入SLS设备送粉缸内，并由铺粉滚筒将所述PVC塑料粉末均匀铺设在SLS成形设备的加工区域，接着导入修复和切片后的所述STL文件，系统算法根据二维切片的轮廓线自动转化成激光的扫描路径。
之后，设定粉末预热温度设为180℃，激光功率为10W，激光扫描速度为3m/s，扫描间距为0.1mm，分层厚度为0.1mm。接着，开始SLS成形，激光根据扫描路径对粉末表面进行选择性熔化、烧结，得到待加工吸塑盒的截面形状，层层烧结，逐层叠加，直至完成整个吸塑盒的加工制造。优选地，采用150目的机械抛光布对冷却至室温后的所述吸塑盒进行抛光，使得吸塑盒的表面粗糙度达到Ra1.6μm。
本发明第三实施方式提供的吸塑盒的快速制造方法主要包括以下步骤：
首先，根据实际生产需求，设计出结构复杂的吸塑盒的三维模型，根据工艺要求，按照一定的规则和精度要求，将CAD模型离散为一系列的单元，生成STL文件，然后使用软件Netfabb对STL文件进行修复和切片，获得二维切片信息。接着，将干燥的平均粒径为75μm的PS塑料粉末装入SLS设备送粉缸内，并由铺粉滚筒将所述PS塑料粉末均匀铺设在SLS成形设备的加工区域，接着导入修复和切片后的STL文件，系统算法根据二维切片的轮廓线自动转化成激光的扫描路径。
之后，设定粉末预热温度设为240℃，激光功率为15W，激光扫描速度为1m/s，扫描间距为0.3mm，分层厚度为0.2mm。接着，开始SLS成形，激光根据扫描路径对粉末表面进行选择性熔化、烧结，以得到待加工吸塑盒的截面形状，层层烧结，逐层叠加，直至完成整个吸塑盒的加工制造。优选地，采用100目的机械抛光布对冷却至室温后的所述吸塑盒进行抛光，使得吸塑盒的表面粗糙度达到Ra3.2μm。
本发明提供的吸塑盒的快速制造方法，该快速制造方法采用了激光选区烧结技术，其能够制造任意复杂结构的吸塑盒，满足了工业需求，成型工艺简单，降低了成本，提高了经济效益。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种吸塑盒的快速制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)先设计出待生产吸塑盒的三维模型并对所述三维模型进行表面网格处理以生成三维CAD模型，且所述三维CAD模型经过了近似处理；
(2)将所述CAD模型离散为一系列的单元并生成STL文件，接着对所述STL文件进行修复及切片以获得二维切片信息；
(3)将干燥的塑料粉末材料装入SLS设备的送粉缸内，并由铺粉滚筒将所述塑料粉末材料均匀铺设在所述SLS设备的加工区域，接着将步骤(2)得到的所述STL文件导入所述SLS设备，所述SLS设备根据所述STL文件自动转化生成激光的扫描路径；
(4)设定粉末预热温度及所述SLS设备的成型工艺参数后，所述SLS设备依据所述扫描路径成形不同材料的吸塑盒。
2.如权利要求1所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：步骤(4)后还包括将成形后的吸塑盒冷却至室温后，采用机械抛光法对所述吸塑盒进行打磨及抛光直至满足使用要求的步骤。
3.如权利要求2所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：采用机械抛光布对所述吸塑盒进行抛光，所述机械抛光布的目数为100目～150目。
4.如权利要求1所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：步骤(4)中，激光根据所述扫描路径在所述塑料粉末材料表面进行选择性熔化、烧结，热量使所述塑料粉末材料熔化并在接合处与旧层粘接，当一层扫描完成后，重新铺粉、烧结，层层烧结，逐层叠加直至完成整个所述吸塑盒的成型。
5.如权利要求1-4任一项所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：所述预热温度为180℃～240℃。
6.如权利要求5所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：所述预热温度为180℃、210℃或者240℃。
7.如权利要求1-4任一项所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：所述成型工艺参数中的激光功率为10W～20W，激光扫描速度为1.5m/s～3m/s，扫描间距为0.1mm～0.3mm，分层厚度为0.1mm～0.2mm。
8.如权利要求1-4任一项所述的吸塑盒的快速制造方法，其特征在于：所述塑料粉末的粒径为50μm～100μm。
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