CN113071099A - 一种尼龙产品局部表面高质量3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，该尼龙产品具有孔状结构和/或管状结构，所述方法包括绘制待打印尼龙产品的三维模型，在三维模型上标记主体结构层，且在三维模型的孔状结构/管状结构的内壁标记一剥离层，形成待打印产品模型文件；基于待打印产品模型文件，利用第一功率激光打印烧结主体结构层，利用第二功率激光打印烧结剥离层，其中，第二功率小于第一功率，在第二功率激光下，激光烧结温度与外部环境温度小于非产品区域粉末材料的熔点。本发明能够有效解决3D打印具有狭小空间的孔状结构/管状结构的尼龙产品内表面过烧粘粉而导致的表面质量问题，提高产品表面打印质量。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法。
背景技术
3D打印技术作为快速成型技术的一种，是利用逐层叠加、堆积成型的原理，由于是“增材式”制造，其结构设计几乎不受加工方式的影响。设计师们也可以利用自己天马行空的想象，设计出各式各样的产品。
狭小空间管状等尼龙产品烧结打印过程中，其非产品区域的局部区域往往因为热量集中导致温度过高(接近粉末材料熔点)，从而存在过烧现象，造成产品表面粘粉严重，后期难以保证产品表面光滑平整。常规处理手段多是通过人工打磨抛光进行人工后处理，但尼龙产品表面硬度较高，空间狭小处理难度较大，而且人工打磨抛光处理难以准确还原产品原来的表面状态，且人工处理一致性较差，对后处理工人要求较高，狭小空间范围无特殊抛光打磨工具难以实现，耗费大量人工成本，处理效果不理想。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，能够有效解决3D打印具有狭小空间的孔状结构/管状结构的尼龙产品内表面过烧粘粉而导致的表面质量问题，提高产品表面打印质量。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，所述尼龙产品具有孔状结构和/或管状结构，所述方法包括如下步骤：
S1，绘制待打印尼龙产品的三维模型，在所述三维模型上标记主体结构层，且在所述三维模型的孔状结构/管状结构的内壁标记一剥离层，形成待打印产品模型文件；
S2，基于所述待打印产品模型文件，利用第一功率激光打印烧结所述主体结构层，利用第二功率激光打印烧结所述剥离层，其中，所述第二功率小于所述第一功率，在所述第二功率激光下，激光烧结温度与外部环境温度小于非产品区域粉末材料的熔点。
优选地，所述主体结构层和所述剥离层具有一定厚度的重合层。
优选地，所述重合层的厚度为单个激光光斑的直径大小。
优选地，在进行所述重合层的打印烧结时，通过第一功率激光和第二功率激光同时打印烧结。
优选地，当使用不同类型3D打印机打印同一型号的尼龙产品时，所述剥离层的厚度与所述3D打印机的类型一一对应。
优选地，所述剥离层的单边壁厚为1～3个激光光斑的直径大小。
由以上方案可知，本发明提供了一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，应用于具有孔状结构和/或管状结构的尼龙产品的3D打印，所述方法包括绘制待打印尼龙产品的三维模型，在所述三维模型上标记主体结构层，且在所述三维模型的孔状结构/管状结构的内壁标记一剥离层，形成待打印产品模型文件；基于所述待打印产品模型文件，利用第一功率激光打印烧结所述主体结构层，利用第二功率激光打印烧结所述剥离层，其中，所述第二功率小于所述第一功率，在所述第二功率激光下，激光烧结温度与外部环境温度小于非产品区域粉末材料的熔点。本发明通过将尼龙产品打印烧结过程中可能出现热量集中的孔状结构和管状结构的内壁设置一定厚度的剥离层，采用降低功率的方法打印该剥离层，从而使得打印过程中产品区域正常打印，非产品区域不过被过烧，后期清粉处理非产品区域粉料能够自然剥离，产品表面不粘粉，有效提升产品表面打印质量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一种优选实施方式中尼龙产品局部表面高质量3D打印方法的流程示意图；
图2是本发明一具体实例中待打印螺旋管的三维模型图；
图3是图2中的A部放大图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明提供了一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，如图1所示，所述方法可以包括如下步骤：
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，尼龙产品具有孔状结构和/或管状结构，方法包括如下步骤：
S1，绘制待打印尼龙产品的三维模型，在三维模型上标记主体结构层，且在三维模型的孔状结构/管状结构的内壁标记一剥离层，形成待打印产品模型文件；
S2，基于待打印产品模型文件，利用第一功率激光打印烧结主体结构层，利用第二功率激光打印烧结剥离层，其中，第二功率小于第一功率，在第二功率激光下，激光烧结温度与外部环境温度小于非产品区域粉末材料的熔点。
本发明可以有效解决3D打印具有具有孔状结构和/或管状结构的尼龙产品内表面过烧粘粉等表面质量问题；由于采用低于第一功低的第二功率激光打印产品局部区域(即剥离层)，四周残余粉末不会因为集热严重融化而难以剥离清除，大大节省后续清粉处理时间效率；对于具有狭小孔径、狭小内管径类型的尼龙产品，采用低功率激光打印产品微小孔、微小内管径(即剥离层)，正常激光功率(即现有打印工艺中的激光功率)打印产品外部轮廓(即主体结构)，避免因为整体降低激光功率导致产品致密度、结构强度和表面质量低于正常工艺而产生缺陷。
在一个实施例中，主体结构层和剥离层具有一定厚度的重合层。这样使得主体结构层和剥离层之间能够更好地熔接，提高产品的整体强度，保证产品质量。
在一个实施例中，重合层的厚度为单个激光光斑的直径大小。将重合层的厚度设置为单个激光光斑的直径大小，这样能在保证主体结构层和剥离层之间有效熔接的基础上提高打印效率。
在一个实施例中，在进行重合层的打印烧结时，通过第一功率激光和第二功率激光同时打印烧结。这样使得主体结构层和剥离层之间能够通过重合层连接过渡，保证主体结构层和剥离层两者的连接部位(即重合层)与主体结构层和剥离层两者均能够很好地熔接，进一步提高产品的整体质量。
在一个实施例中，当使用不同类型3D打印机打印同一型号的尼龙产品时，剥离层的厚度与3D打印机的类型一一对应。由于不同的3D打印机其激光烧结性能存在一定的差异，因此，对于同样的产品，使用不同类型3D打印机打印时，其剥离层的厚度也会存在一定差异，需要通过大量实验找到与3D打印机的类型一一对应的剥离层合适厚度值。
在一个实施例中，剥离层的单边壁厚为1～3个激光光斑的直径大小。通过大量实验证明，当剥离层的单边厚度为1～3个激光光斑的直径大小时，打印效果最佳。
综上所述，本实施例提供一种应用于具有孔状结构和/或管状结构的尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，首先绘制待打印尼龙产品的三维模型，在三维模型上标记主体结构层，且在三维模型的孔状结构/管状结构的内壁标记一剥离层，形成待打印产品模型文件；然后基于待打印产品模型文件，利用第一功率激光打印烧结主体结构层，利用第二功率激光打印烧结剥离层，其中，第二功率小于第一功率，在第二功率激光下，激光烧结温度与外部环境温度小于非产品区域粉末材料的熔点。本实施例通过将尼龙产品打印烧结过程中可能出现热量集中的孔状结构和管状结构的内壁设置一定厚度的剥离层，采用降低功率的方法打印该剥离层，从而使得打印过程中产品区域正常打印，非产品区域不过被过烧，后期清粉处理非产品区域粉料能够自然剥离，产品表面不粘粉，有效提升产品表面打印质量。
下面以螺旋管状尼龙产品为例，具体介绍本发明的打印方法：
待打印螺旋管的三维模型如图2所示，螺旋管基本信息如下：
螺距：100mm；
管径：内径30mm，外径40mm，单边壁厚5mm；
加工难度：常规SLS尼龙打印，内管道粉料由于封闭空间热量无法及时散开，造成粉料过烧(非产品区域接近融化)，内管壁表面质量较差且内部残余粉料难以清理干净。
本发明解决办法：
在产品内管壁剥离一层(即剥离层)采用低功率激光(即第二功率激光)烧结，使得管内壁烧结温度刚好完成产品区域烧结，避免集热严重导致非产品区域烧结融化。具体地，剥离层内管径30mm，外管径32mm，单边1mm壁厚，采用低功率激光打印，如图3所示，内圆环和中间圆环所示区域为剥离层。
外圆环和中间圆环所示的外管区域(即主体结构层)内径31.4mm，外径40mm，采用正常激光功率(即第一功率激光)成型，保证外表面的表面质量，外管区域和剥离区域存在单边厚度为0.3mm(单个激光光斑直径大小)环形重合区域，即图3中的中间圆环区域。最终产品通过外管区域和剥离区域重叠成整体，既保证管外壁表面质量光滑，又保证管内壁表面光滑，同时管内壁残余粉料便于清理。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，所述尼龙产品具有孔状结构和/或管状结构，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1，绘制待打印尼龙产品的三维模型，在所述三维模型上标记主体结构层，且在所述三维模型的孔状结构/管状结构的内壁标记一剥离层，形成待打印产品模型文件；
S2，基于所述待打印产品模型文件，利用第一功率激光打印烧结所述主体结构层，利用第二功率激光打印烧结所述剥离层，其中，所述第二功率小于所述第一功率，在所述第二功率激光下，激光烧结温度与外部环境温度小于非产品区域粉末材料的熔点。
2.根据权利要求1所述的尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，其特征在于，所述主体结构层和所述剥离层具有一定厚度的重合层。
3.根据权利要求2所述的尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，其特征在于，所述重合层的厚度为单个激光光斑的直径大小。
4.根据权利要求2所述的尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，其特征在于，在进行所述重合层的打印烧结时，通过第一功率激光和第二功率激光同时打印烧结。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，其特征在于，当使用不同类型3D打印机打印同一型号的尼龙产品时，所述剥离层的厚度与所述3D打印机的类型一一对应。
6.根据权利要求5所述的尼龙产品局部表面高质量3D打印方法，其特征在于，所述剥离层的单边壁厚为1～3个激光光斑的直径大小。
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